饱和黄土三轴渗透试验
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【责任编辑 翟戌亮 】
对渗透系数的影响
图 4～图 6为渗透系数与周围压力的关系 ,可以看出 ,饱和
黄土的渗透系数随周围压力的增大而减小 。在同一周围压力
下 : ①原状饱和黄土渗透系数远大于重塑饱和黄土渗透系数
收稿日期 : 2007 06 04 基金项目 :西北农林科技大学大学生科技创新基金资助项目 (2006027) 。 作者简介 :王志杰 (1985—) ,男 ,河北定兴人 。
[ 4 ] 朱 思 哲 , 刘 虔 , 包 承 钢 , 等. 三 轴 试 验 原 理 与 应 用 技 术 [M ]. 北京 :中国电力出版社 , 2003.
[ 5 ] 李平 ,骆亚生. 饱和土的三轴渗透试验研究 [ J ]. 路基工 程 , 2006 (6).
【责任编辑 张智民 】
(上接第 60页 ) [ 3 ] M uller G. Index of geoaccumulation in sediments of the
·88·
人 民 黄 河 2007年
(见图 4、图 5) ,原因是原状黄土中存在着天然大孔隙 ; ②初始 干密度越小 ,对应的重塑饱和黄土水平渗透系数也越小 (见图 6) ,原因是土样的初始干密度越小 ,固结后越密实且孔隙中充 满了薄膜水 ,由于薄膜水具有较大黏滞阻力 ,因此渗透系数 较小 。
黄土是我国西北和华北地区土石坝工程建设的主要筑坝 材料 。黄土的渗透性研究对坝体的渗透稳定性及安全运行至
1 研究方法与思路
关重要 。长期以来 ,对渗流性大多采用常规渗透仪进行测试 , 得到的土体渗透系数 ,由于没有考虑试验土样在原位置的应力 状态 ,因此一般偏大 。而三轴渗透试验可以有效弥补常规渗透 试验的不足并减小误差 [1～5 ] 。笔者通过三轴渗透试验 ,研究了 土样的干密度 、周围压力等对饱和黄土渗透特性的影响 。
结后的总轴向高度 , mm;ΔP 为渗透水压力差 , kPa; A 为平均过
流断面 , mm2 , A = ( 96 - ΔQ ) /H。
2 试验结果及分析
2.
1
干密度
ρ d
对渗透系数的影响
图 1～图 3为渗透系数与干密度的关系 ,可以看出 ,饱和黄
土的渗透系数随干密度的增大而减小 。在同一干密度下 : ①原
1. 1 土样的物理指标
土样取自陕西杨凌地区 ,取样深度为 4 m 左右 ,属于 Q3 黄 土 ,呈褐黄色 ,土质均匀 、坚硬 ,针状大孔隙发育 ,其物理指标见 表 1。
表 1 黄土土样的物理指标
干密度 /
容重 /
( g·cm - 3 ) ( g·cm - 3 )
孔隙比
液限 / %
塑限 / %
塑性指数
第 29卷第 12期 人 民 黄 河 Vol. 29, No. 12 2007年 12月 YELLOW R IVER Dec. , 2007
Rhine R iver[ J ]. Geo. J, 1969 (2). [ 4 ] 弓晓峰 ,陈春丽 ,周文斌. 鄱阳湖底泥中重金属污染现状
评价 [ J ]. 环境科学 , 2006 (4). [ 5 ] 贾振邦 ,于澎涛. 应用回归过量分析法评价太子河沉积物
中重金属污染的研究 [ J ]. 北京大学学报 : 自然科学版 , 1995 (4). [ 6 ] 杨卓 ,王殿武 ,李贵宝 ,等. 白洋淀底泥重金属污染现状调 查及评价研究 [ J ]. 河北农业大学学报 , 2005 (5). [ 7 ] 霍文毅 ,黄凤茹 ,陈静生 ,等. 河流颗粒物重金属污染评价 方法比较研究 [ J ]. 地理科学 , 1997 (1).
图 1 原状饱和黄土渗透系数与干密度的关系 图 2 饱和黄土垂直渗透系数与干密度的关系 图 3 饱和黄土水平渗透系数与干密度的关系 图 4 饱和黄土垂直渗透系数与周围压力的关系 图 5 饱和黄土水平渗透系数与周围压力的关系
图 6 重塑饱和黄土水平渗透系数与周围压力的关系
3 结 论
①饱和黄土的渗透系数随干密度的增大而减小 。在同一干 密度下原状饱和黄土渗透系数大于重塑饱和黄土渗透系数 ,原 状饱和黄土垂直渗透系数大于水平渗透系数 。 ②饱和黄土的渗 透系数随周围压力的增大而减小 ,在同一周围压力下原状饱和 黄土渗透系数大于重塑饱和黄土渗透系数 。 ③初始干密度越 小 ,在同一周围压力下 ,对应的重塑饱和黄土水平渗透系数 越小 。
致谢 :本文的撰写是在骆亚生老师的指导下完成的 ,在此致 以诚挚的谢意 !
参考文献 :
[ 1 ] 张伯平 ,党进谦. 土力学与地基基础 [M ]. 西安 :西安地图 出版社 , 2001.
[ 2 ] 黄文熙. 土的工程性质 [M ]. 北京 :中国水利水电出版社 , 1983.
[ 3 ] 毛昶熙. 渗流计算分析与控制 [M ]. 北京 :中国水利水电 出版社 , 2003.
【水利水电工程 】
饱和黄土三轴渗透试验
王志杰 ,陈能远 ,曹亚阁 ,习志雄
(西北农林科技大学 水利与建筑工程学院 ,陕西 杨凌 712100)
摘 要 :对饱和黄土进行了三轴渗透试验 ,结果表明 : ①饱和黄土的渗透系数随干密度的增大而减小 ,原状饱和黄土渗透 系数大于重塑饱和黄土渗透系数 ,原状饱和黄土垂直渗透系数大于水平渗透系数 ; ②饱和黄土的渗透系数随周围压力的 增大而减小 ,在同一周围压力下原状饱和黄土渗透系数大于重塑饱和黄土渗透系数 ; ③初始干密度越小 ,重塑饱和黄土 水平渗透系数越小 。 关 键 词 : 饱和黄土 ; 三轴渗透试验 ; 渗透系数 中图分类号 : TV139. 16 文献标识码 : A 文章编号 : 1000 1379 (2007) 12 0087 02
1999)关于三轴试验的要求安装 。试验过程中控制周围压力分
别为 150、250、350 kPa,在每级围压下施加不同的渗水压力进行
恒水头渗透试验 ,试样在某一渗水压力下的渗透系数 kT 按下式 计算 [4 ] :
kT
=
60A
Q ·H ·102·ΔP·Δt
来自百度文库
式中 : Δt为渗流历时 , s; Q 为 Δt内的总渗流量 , mL; H为试样固
状饱和黄土垂直渗透系数大于水平渗透系数 (见图 1) ,这与原
状饱和黄土中存在柱状节理有关 ,水在柱状节理的大孔隙中流
动时阻力较小 ; ②原状饱和黄土渗透系数大于重塑饱和黄土渗
透系数 (见图 2、图 3) ,这与原状饱和黄土中存在天然大孔隙有
关 ,水在天然大孔隙中流动时阻力较小 。
2.
2
周围压力
σ 3
颗粒组成 / % > 0. 05 mm 0. 05～0. 005 mm < 0. 005 mm
按颗粒 组成分类
1. 54
2. 71
0. 76
37. 0
19. 1
17. 9
14. 7
54. 1
31. 2
粉质黏土
1. 2 试样制备
采用直径 39. 1 mm、高 80 mm 的圆柱体标准制样器制作原
状土样 ;对于三轴渗透试验的重塑土样 ,水平方向采用 2个标准
半圆桶一次压实 ,垂直方向采用常规三轴制样器分 4层压实 ,制
成直径 39. 1 mm、高 80 mm 的标准土样 。试样制成后在真空抽
气缸内充分抽气后进水饱和 (抽气约 90 m in, 进水饱和约 45
m in) 。
1. 3 试验方法
试验采用南京土壤仪器厂生产的 SLB - 1型应力应变控制
式三轴 剪 切 渗 透 试 验 仪 , 试 样 按《土 工 试 验 规 程 》( SL237—
对渗透系数的影响
图 4～图 6为渗透系数与周围压力的关系 ,可以看出 ,饱和
黄土的渗透系数随周围压力的增大而减小 。在同一周围压力
下 : ①原状饱和黄土渗透系数远大于重塑饱和黄土渗透系数
收稿日期 : 2007 06 04 基金项目 :西北农林科技大学大学生科技创新基金资助项目 (2006027) 。 作者简介 :王志杰 (1985—) ,男 ,河北定兴人 。
[ 4 ] 朱 思 哲 , 刘 虔 , 包 承 钢 , 等. 三 轴 试 验 原 理 与 应 用 技 术 [M ]. 北京 :中国电力出版社 , 2003.
[ 5 ] 李平 ,骆亚生. 饱和土的三轴渗透试验研究 [ J ]. 路基工 程 , 2006 (6).
【责任编辑 张智民 】
(上接第 60页 ) [ 3 ] M uller G. Index of geoaccumulation in sediments of the
·88·
人 民 黄 河 2007年
(见图 4、图 5) ,原因是原状黄土中存在着天然大孔隙 ; ②初始 干密度越小 ,对应的重塑饱和黄土水平渗透系数也越小 (见图 6) ,原因是土样的初始干密度越小 ,固结后越密实且孔隙中充 满了薄膜水 ,由于薄膜水具有较大黏滞阻力 ,因此渗透系数 较小 。
黄土是我国西北和华北地区土石坝工程建设的主要筑坝 材料 。黄土的渗透性研究对坝体的渗透稳定性及安全运行至
1 研究方法与思路
关重要 。长期以来 ,对渗流性大多采用常规渗透仪进行测试 , 得到的土体渗透系数 ,由于没有考虑试验土样在原位置的应力 状态 ,因此一般偏大 。而三轴渗透试验可以有效弥补常规渗透 试验的不足并减小误差 [1～5 ] 。笔者通过三轴渗透试验 ,研究了 土样的干密度 、周围压力等对饱和黄土渗透特性的影响 。
结后的总轴向高度 , mm;ΔP 为渗透水压力差 , kPa; A 为平均过
流断面 , mm2 , A = ( 96 - ΔQ ) /H。
2 试验结果及分析
2.
1
干密度
ρ d
对渗透系数的影响
图 1～图 3为渗透系数与干密度的关系 ,可以看出 ,饱和黄
土的渗透系数随干密度的增大而减小 。在同一干密度下 : ①原
1. 1 土样的物理指标
土样取自陕西杨凌地区 ,取样深度为 4 m 左右 ,属于 Q3 黄 土 ,呈褐黄色 ,土质均匀 、坚硬 ,针状大孔隙发育 ,其物理指标见 表 1。
表 1 黄土土样的物理指标
干密度 /
容重 /
( g·cm - 3 ) ( g·cm - 3 )
孔隙比
液限 / %
塑限 / %
塑性指数
第 29卷第 12期 人 民 黄 河 Vol. 29, No. 12 2007年 12月 YELLOW R IVER Dec. , 2007
Rhine R iver[ J ]. Geo. J, 1969 (2). [ 4 ] 弓晓峰 ,陈春丽 ,周文斌. 鄱阳湖底泥中重金属污染现状
评价 [ J ]. 环境科学 , 2006 (4). [ 5 ] 贾振邦 ,于澎涛. 应用回归过量分析法评价太子河沉积物
中重金属污染的研究 [ J ]. 北京大学学报 : 自然科学版 , 1995 (4). [ 6 ] 杨卓 ,王殿武 ,李贵宝 ,等. 白洋淀底泥重金属污染现状调 查及评价研究 [ J ]. 河北农业大学学报 , 2005 (5). [ 7 ] 霍文毅 ,黄凤茹 ,陈静生 ,等. 河流颗粒物重金属污染评价 方法比较研究 [ J ]. 地理科学 , 1997 (1).
图 1 原状饱和黄土渗透系数与干密度的关系 图 2 饱和黄土垂直渗透系数与干密度的关系 图 3 饱和黄土水平渗透系数与干密度的关系 图 4 饱和黄土垂直渗透系数与周围压力的关系 图 5 饱和黄土水平渗透系数与周围压力的关系
图 6 重塑饱和黄土水平渗透系数与周围压力的关系
3 结 论
①饱和黄土的渗透系数随干密度的增大而减小 。在同一干 密度下原状饱和黄土渗透系数大于重塑饱和黄土渗透系数 ,原 状饱和黄土垂直渗透系数大于水平渗透系数 。 ②饱和黄土的渗 透系数随周围压力的增大而减小 ,在同一周围压力下原状饱和 黄土渗透系数大于重塑饱和黄土渗透系数 。 ③初始干密度越 小 ,在同一周围压力下 ,对应的重塑饱和黄土水平渗透系数 越小 。
致谢 :本文的撰写是在骆亚生老师的指导下完成的 ,在此致 以诚挚的谢意 !
参考文献 :
[ 1 ] 张伯平 ,党进谦. 土力学与地基基础 [M ]. 西安 :西安地图 出版社 , 2001.
[ 2 ] 黄文熙. 土的工程性质 [M ]. 北京 :中国水利水电出版社 , 1983.
[ 3 ] 毛昶熙. 渗流计算分析与控制 [M ]. 北京 :中国水利水电 出版社 , 2003.
【水利水电工程 】
饱和黄土三轴渗透试验
王志杰 ,陈能远 ,曹亚阁 ,习志雄
(西北农林科技大学 水利与建筑工程学院 ,陕西 杨凌 712100)
摘 要 :对饱和黄土进行了三轴渗透试验 ,结果表明 : ①饱和黄土的渗透系数随干密度的增大而减小 ,原状饱和黄土渗透 系数大于重塑饱和黄土渗透系数 ,原状饱和黄土垂直渗透系数大于水平渗透系数 ; ②饱和黄土的渗透系数随周围压力的 增大而减小 ,在同一周围压力下原状饱和黄土渗透系数大于重塑饱和黄土渗透系数 ; ③初始干密度越小 ,重塑饱和黄土 水平渗透系数越小 。 关 键 词 : 饱和黄土 ; 三轴渗透试验 ; 渗透系数 中图分类号 : TV139. 16 文献标识码 : A 文章编号 : 1000 1379 (2007) 12 0087 02
1999)关于三轴试验的要求安装 。试验过程中控制周围压力分
别为 150、250、350 kPa,在每级围压下施加不同的渗水压力进行
恒水头渗透试验 ,试样在某一渗水压力下的渗透系数 kT 按下式 计算 [4 ] :
kT
=
60A
Q ·H ·102·ΔP·Δt
来自百度文库
式中 : Δt为渗流历时 , s; Q 为 Δt内的总渗流量 , mL; H为试样固
状饱和黄土垂直渗透系数大于水平渗透系数 (见图 1) ,这与原
状饱和黄土中存在柱状节理有关 ,水在柱状节理的大孔隙中流
动时阻力较小 ; ②原状饱和黄土渗透系数大于重塑饱和黄土渗
透系数 (见图 2、图 3) ,这与原状饱和黄土中存在天然大孔隙有
关 ,水在天然大孔隙中流动时阻力较小 。
2.
2
周围压力
σ 3
颗粒组成 / % > 0. 05 mm 0. 05～0. 005 mm < 0. 005 mm
按颗粒 组成分类
1. 54
2. 71
0. 76
37. 0
19. 1
17. 9
14. 7
54. 1
31. 2
粉质黏土
1. 2 试样制备
采用直径 39. 1 mm、高 80 mm 的圆柱体标准制样器制作原
状土样 ;对于三轴渗透试验的重塑土样 ,水平方向采用 2个标准
半圆桶一次压实 ,垂直方向采用常规三轴制样器分 4层压实 ,制
成直径 39. 1 mm、高 80 mm 的标准土样 。试样制成后在真空抽
气缸内充分抽气后进水饱和 (抽气约 90 m in, 进水饱和约 45
m in) 。
1. 3 试验方法
试验采用南京土壤仪器厂生产的 SLB - 1型应力应变控制
式三轴 剪 切 渗 透 试 验 仪 , 试 样 按《土 工 试 验 规 程 》( SL237—