為了反映凍融循環(huán)作用對(duì)原狀黃土滲透各向異性及原狀、重塑黃土滲透差異的影響,以西安Q₃黃土為研究對(duì)象,通過(guò)三軸固結(jié)滲透試驗(yàn)對(duì)比分析了凍融前后水平、豎直向原狀黃土及重塑黃土的滲透系數(shù)隨初始含水率、圍壓、凍融循環(huán)次數(shù)變化的規(guī)律。結(jié)果表明:未凍融時(shí)各級(jí)圍壓下豎直向原狀黃土的滲透系數(shù)為2×10^-6～18×10^-6cm·s^-1,水平向原狀黃土和重塑黃土的滲透系數(shù)為0～4×10^-6cm·s^-1;經(jīng)歷凍融循環(huán)后,水平、豎直向原狀黃土及重塑黃土的滲透系數(shù)與初始含水率的關(guān)系曲線分別呈現(xiàn)逐漸上升、拋物線形式與變化平緩的不同特征,而三者的滲透系數(shù)均隨凍融循環(huán)次數(shù)的增加呈現(xiàn)數(shù)量級(jí)增大的趨勢(shì);原狀黃土的豎直-水平滲透系數(shù)比（kv/kh）由凍融前的4.38逐漸減小到0.90,可見(jiàn)凍融循環(huán)作用在顯著提高黃土滲透性能的同時(shí),可以強(qiáng)烈弱化其各向異性特征。通過(guò)建立圍壓、滲透系數(shù)與土體孔隙率的相關(guān)關(guān)系可知,原狀、重塑黃土的孔隙率與圍壓存在極強(qiáng)的負(fù)線性相關(guān)性,滲透系數(shù)隨圍壓的增大呈典型指數(shù)衰減特征... 

【文章來(lái)源】：冰川凍土. 2020,42(03)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

GDS三軸滲透儀

依據(jù)文獻(xiàn)[30]中的粒度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)顆粒粒徑從小到大按照4、16、32、63μm為界限劃分區(qū)間，可將黃土顆粒劃分為黏粒、細(xì)粉砂、中粉砂、粗粉砂及砂粒5個(gè)組分，西安黃土的粒度組成及粒組劃分結(jié)果匯總于表2，粒度分布曲線如圖2所示。由圖2(a）及表2可知：西安黃土的粒度頻率分布曲線存在兩個(gè)明顯的峰態(tài)，即為典型的“雙峰”粒度分布特征。其中分選性較好的粗粒組分對(duì)應(yīng)的第一峰值粒組（[4,63）μm）峰形較尖銳高聳，細(xì)粒組分對(duì)應(yīng)的第二峰值粒組（<4μm）峰度較低、形態(tài)較平緩。由圖2(b）可知：西安黃土的粒度分布曲線大致由兩段斜率不同的光滑線段組成，其中第一峰值粒組對(duì)應(yīng)的線段斜率較大，而第二峰值粒組對(duì)應(yīng)的線段斜率較小，兩線段通過(guò)一近水平的線段連接，明顯可見(jiàn)在細(xì)粒范圍內(nèi)存在一個(gè)凸起的平臺(tái)，這與其粒度分布“雙峰”特征相吻合。由此可見(jiàn)西安黃土中黏粒含量較為豐富，黏粒的大量存在可顯著影響黃土體在凍融循環(huán)條件下的變形、滲透性質(zhì)。2.2 未凍融時(shí)黃土滲透系數(shù)各向異性分析

西安黃土滲透系數(shù)及豎直-水平滲透系數(shù)比與圍壓的關(guān)系如圖3所示。由圖3可知，豎直向原狀黃土的滲透系數(shù)變化范圍為2×10-6～18×10-6cm?s-1，水平向原狀黃土和重塑黃土的滲透系數(shù)變化范圍為0～4×10-6cm?s-1；相同圍壓下原狀黃土滲透系數(shù)大于重塑黃土，豎直向原狀黃土滲透系數(shù)大于水平向滲透系數(shù)。借鑒Chan等[20]提出的滲透各向異性比rk含義（kh/kv），本文將豎直向滲透系數(shù)與水平向滲透系數(shù)的比值定義為豎直-水平滲透系數(shù)比（kv/kh），對(duì)西安黃土的滲透各向異性進(jìn)行探討。由圖3亦可知，豎直-水平滲透系數(shù)比始終大于1，且隨著圍壓增大，土體滲透系數(shù)與豎直-水平滲透系數(shù)比逐漸減小。從宏觀尺度可直觀看出，原狀黃土內(nèi)部遺留有植物根系生長(zhǎng)形成的次生管狀大孔隙（圖4），以垂直或近垂直發(fā)育為主，孔徑約為0.5～1.0mm，孔壁較為光滑緊實(shí)[31]。由于豎向管狀孔隙的存在，使得豎直滲流的過(guò)水?dāng)嗝嫦啾扔谒狡拭娓�，更有利于流體在土體內(nèi)部的流動(dòng)。而經(jīng)過(guò)擠密振搗后的重塑黃土內(nèi)部滲流通道細(xì)窄曲折，一定程度增大了滲流難度，使得重塑黃土的滲透性質(zhì)與原狀黃土相比明顯減弱。圖4 風(fēng)干后黃土試樣典型剖面圖

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
[1]凍融循環(huán)與干濕交替對(duì)黃土滲透各向異性及空間分異性的影響研究[D]. 趙茜.西安建筑科技大學(xué) 2019



本文編號(hào)：3582349