水-力耦合作用下干燥和湿润砂质黄土渗透特性试验研究

摘要

为探讨干燥和湿润砂质黄土在水-力耦合作用下的非饱和渗透特性,研制考虑水-力耦合效应的非饱和土渗透系数测量试验装置。针对不同初始含水率的干燥土柱和湿润土柱,采用湿润锋前进法开展一系列一维土柱渗流试验,得到水-力耦合作用下湿润锋、渗透系数与竖向变形的变化规律,并结合扫描电镜试验,揭示其微观机理。结果表明:(1)随入渗时间增大,湿润锋前进速率逐渐减小,并且干燥土柱的湿润锋速率明显小于湿润土柱;(2)轴向压力相同时,湿润土柱的渗透系数函数直线段斜率大于干燥土柱。随着轴向压力增大,两种类型土柱的渗透系数函数直线段斜率均略有减小。渗流稳定后,湿润土柱稳定渗透系数大于干燥土柱;(3)与湿润土柱相比,干燥土柱具有明显的水敏性,湿化后其变形量显著增大。该研究成果对揭示阳城隧道砂质黄土区围岩的渗透及变形机理,指导隧道安全施工具有重要的理论及实际意义。