發(fā)布時間：2020-10-20 13:04

　　 土體的滲透性是巖土工程一個非常重要的研究方向。相關學者對于土體的滲透性進行了大量的理論試驗研究,但黏性土的滲透機理比較復雜,傳統(tǒng)的滲透系數(shù)經(jīng)驗公式在計算黏性土的滲透系數(shù)時,計算結(jié)果與實際情況存在了一定的誤差,這便會對實際工程建設加固與修復產(chǎn)生影響。本文考慮黏性土內(nèi)部結(jié)合水對于土體滲透性的影響,基于分形理論對傳統(tǒng)的滲透系數(shù)經(jīng)驗公式進行了修正,獲得了適用于黏性土的滲透系數(shù)計算公式,并進一步運用室內(nèi)滲流試驗對于本文所修正的黏性土滲透系數(shù)計算公式進行驗證。本文所做的主要工作及成果如下:(1)傳統(tǒng)滲透系數(shù)經(jīng)驗公式計算黏性土滲透性時計算結(jié)果往往大于土樣實際滲透系數(shù)。因此,需將傳統(tǒng)滲透系數(shù)經(jīng)驗公式修正后才能應用于黏性土的滲透特性研究。本文選用Carson-Carmen滲透系數(shù)公式作為傳統(tǒng)的滲透系數(shù)經(jīng)驗公式,結(jié)合有效孔隙比概念對此公式進行修正,并基于分形理論對修正公式中的有效孔隙比函數(shù)進行推導,將Carson-Carmen滲透系數(shù)經(jīng)驗公式修正為適用于黏性土的滲透系數(shù)計算公式。(2)為驗證本文所修正滲透系數(shù)計算公式的準確性,本文選用了兩種黏性土進行滲透試驗,進行滲透試驗前對試驗所用到的黏性土進行基礎物理參數(shù)的測定,包括顆粒級配、比重、最大干密度及最小干密度。在進行室內(nèi)滲透試驗時,由于黏性土的滲透性較差,故采用變水頭滲透試驗對黏性土的滲透系數(shù)進行測量,并對試驗數(shù)據(jù)進行整理和分析。(3)基于分形理論推導出黏性土分形維數(shù)與顆粒級配曲線斜率的函數(shù)關系,并依此求得試驗所用土樣的分形維數(shù)。分別使用傳統(tǒng)的滲透系數(shù)經(jīng)驗公式與基于分形理論的修正后滲透系數(shù)計算公式計算試驗所用黏性土的滲透系數(shù),并與試驗實測數(shù)據(jù)進行對比分析,以驗證本文修正滲透系數(shù)公式的準確性與合理性。本文在國內(nèi)外學者對于土體滲透性研究的基礎上,基于分形理論對傳統(tǒng)滲透系數(shù)公式進行修正,并對不同干密度的黏性土樣進行滲透試驗,將傳統(tǒng)滲透系數(shù)公式與修正后的滲透系數(shù)公式計算結(jié)果與滲透試驗結(jié)果進行對比分析,發(fā)現(xiàn)修正后公式計算結(jié)果與試驗結(jié)果差別很小,驗證了本文所修正公式的準確性。本研究將多孔介質(zhì)分形理論與黏性土的滲透性研究相結(jié)合,揭示了黏性土滲透性的機理和本質(zhì),為今后水利工程防滲及土木工程地基沉降提供了重要的理論指導。
【學位單位】：東北林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TU442
【部分圖文】：

ａ無黏性土滲流速度與水力梯度關系ｂ黏性土滲流速度與水力梯度關系??圖１－１?土體滲流速度與水力梯度之間的非線性關系??粗粒土及細粒土的滲流速度與水力坡降的關系如圖１－１所示，其中粗粒土（如卵石、??礫石等）由于土顆粒粒徑較大，土體內(nèi)部孔隙較大，在水力坡降較小時，水流經(jīng)土體內(nèi)??部流速較小，此時可認為滲流情況為層流，ｖ－／基本呈線性關系，此種情況Ｄａｒｃｙ定律依??舊適用。而當水力坡降逐漸增大且水流經(jīng)土體流速增大，滲流形式將從層流變?yōu)槲闪鳎??此時ｖ－ｉ呈非線性關系，此種情況Ｄａｒｃｙ定律不再適用。??－４?－??

圖１－２技術路線圖??

公式只適用于粗粒土，并不能將其直接應用于黏性土的滲透系數(shù)計算。主要原因是黏性??土內(nèi)部土顆粒粒徑較小、比表面積大、分子間引力較大并且黏性土顆粒具有明顯的帶電??性質(zhì)，黏性土內(nèi)部顆粒表面吸附了一層結(jié)合水膜，如圖２－１所示。而黏性土內(nèi)部結(jié)合水??由于黏滯性大，透水性差且不受重力影響，因此其具有類似于固體的性質(zhì)，不能將其所??占孔隙體積視為土體內(nèi)部流體的孔隙通道，而這部分結(jié)合水的存在也是黏性土滲透系數(shù)??遠小于粗粒土的主要原因。??＾￣＼?￣土顆粒??．傷??圖２－１黏性土內(nèi)部土顆粒與結(jié)合水示意圖??對于原狀黏性土，土體內(nèi)部孔隙由孔隙水及空氣占據(jù)，而孔隙水包括結(jié)合水和自由??水。黏性土顆粒表面吸附的結(jié)合水由于黏滯性較大、不具有流動性且不受重力影響，并??且結(jié)合水不能產(chǎn)生和傳遞土體內(nèi)部孔隙水壓力，因此由結(jié)合水所占據(jù)的土體內(nèi)部孔隙基??本不能產(chǎn)生滲流，并且結(jié)合水占據(jù)了黏性土體內(nèi)部相當大一部分孔隙體積。本文定義土??體內(nèi)部結(jié)合水所占據(jù)的土體全部孔隙體積與黏性土顆粒體積之比為無效孔隙比而總??孔隙比與無效孔隙比之差定義為有效孔隙比＆，即：??ｅｕ?＾ｅ￣ｅ０?（２－７）??對于本文所研宄的飽和黏性土
【參考文獻】

相關期刊論文 前3條

1 梁燕;邢鮮麗;李同錄;徐平;劉樹林;;晚更新世黃土滲透性的各向異性及其機制研究[J];巖土力學;2012年05期

2 楊博;張虎元;趙天宇;劉吉勝;陳航;;改性黃土滲透性與孔隙結(jié)構(gòu)的依存關系[J];水文地質(zhì)工程地質(zhì);2011年06期

3 李廣冬;駱亞生;郭鴻;譚東岳;;楊凌地區(qū)黃土三軸滲透試驗研究[J];人民黃河;2011年07期

相關碩士學位論文 前4條

1 羅揚;黃土節(jié)理滲流特性的試驗研究及節(jié)理黃土水分場數(shù)值分析[D];西安建筑科技大學;2011年

2 房江鋒;黃土節(jié)理抗剪強度和滲透性試驗研究及工程應用[D];西安建筑科技大學;2010年

3 張一軍;細粒土尾礦壩穩(wěn)定性研究[D];長安大學;2007年

4 肖奪;寧明膨脹土滲透特性的試驗研究[D];長沙理工大學;2006年

本文編號：2848715