本文選題：電阻率成像法 + 基質吸力　； 參考：《成都理工大學》2017年碩士論文

【摘要】：在非飽和帶土體中,基質吸力是控制水分運動過程和影響土體穩(wěn)定性的關鍵控制因素。常規(guī)的基質吸力現場測試方法主要為張力計、軸平移技術、電/熱傳導傳感器、接觸式濾紙技術等方法,這些方法能夠獲得較準確的土體局部點的基質吸力值,然而用于評價基質吸力的空間分布則存在費用昂貴、對土體擾動顯著等不足。近年來以電阻率成像法為代表性的地球物理方法,因其具有對土體無擾動,便于實現時空動態(tài)測量等優(yōu)勢,已經廣泛用于環(huán)境地質、水文地質、工程地質等領域。含水率是控制土體基質吸力和電阻率的主要因素,因此,可以通過含水率建立基質吸力和電阻率之間的關系,通過電阻率成像法獲得的電阻率值來評價基質吸力的時空分布,可以作為常規(guī)基質吸力測試方法的重要補充。本文以國家自然基金項目“滑坡體基質吸力時空分布的電阻率成像法研究(41402268)”為依托,主要研究目的是通過電阻率成像法來評價土體基質吸力的時空分布。本文以成都粉質壤土和甘肅黃土為研究對象,首先,通過室內試驗,基于Van Genuchten模型建立了土體含水率與基質吸力的關系模型,基于Archie模型建立了土體含水率與電阻率的關系模型,并探討了土體干密度、水分電導率等因素的影響,基于Van Genuchten模型和Archie模型推導建立了土體電阻率與基質吸力之間的關系模型。然后,通過室內柱體試驗,對甘肅黃土在干密度1.25g/cm3條件,進行間斷性的人工降雨,采用傳感器測量含水率和基質吸力在垂向上的時間變化過程,采用電阻率成像法測量電阻率的時空變化過程。為了提高電阻率成像法評價區(qū)域范圍內的基質吸力的準確性,會針對土柱不同剖面相同位置處的基質吸力、電阻率和含水率進行相關性分析。最后基于基質吸力-電阻率的數學模型,探討基于電阻率成像法評價土體基質吸力時空分布的效果。主要研究成果如下:(1)粉質壤土和黃土的基質吸力與體積含水率呈負相關關系,符合Van Genuchten模型,粉質壤土和黃土的電阻率與體積含水率同樣呈負相關關系,符合Archie公式,粉質壤土和黃土的電阻率與基質吸力呈正相關關系,將Van Genuchten模型和Archie公式結合起來,推導和建立了兩者之間的關系模型�？傮w上,黃土的電阻率與基質吸力關系模型優(yōu)于粉質壤土的關系模型。(2)在黃土柱體接受間斷性的人工降雨條件下,隨著水分的入滲,由淺部向深部土壤含水率逐次增加,含水率最大值約為0.4。最終,淺部和中部的土壤含水率約為0.2,底部的土壤含水率約為0.4。土壤的基質吸力隨著水分的入滲,由淺部向深部逐漸降低,基質吸力最小值約為10KPa。至試驗結束,淺部的土壤基質吸力大于深部的土壤基質吸力。(3)試驗過程中土壤柱體的體積含水率與基質吸力的關系基本符合Van Genuchten模型。總體上來說底部土壤的體積含水率與基質吸力關系曲線與Van Genuchten模型吻合更好。這是因為間斷性的人工降水導致淺部和中部土壤處于反復吸濕和脫濕過程中,使土水特征曲線的滯后效應顯著,而底部土壤總是處于吸濕過程中,引起的土水特征曲線滯后效應不明顯。(4)采用電阻率成像法對土壤柱體的水分入滲過程監(jiān)測結果顯示,隨著水分的不斷滲入,電阻率值由淺部向深部逐漸降低,并且水分的入滲過程在同一平面上具有明顯的非均質特征。在濕潤前鋒經過之后,土壤電阻率呈現升高的趨勢。(5)基于基質吸力-電阻率模型,采用電阻率成像法求解評價了土壤柱體底部的基質吸力時空分布值。基質吸力值從中間區(qū)域下降逐漸擴展到整個剖面,這和電阻率的變化過程是相似的,并且基質吸力在同一剖面也具有非均質特征。直至試驗結束,基質吸力達到較小值,約為10Kpa,這和基質吸力傳感器測量的數值一樣。論文通過機理分析、室內試驗、數理統(tǒng)計等方法對土壤電阻率與基質吸力的關系進行了研究,結果顯示基質吸力和電阻率存在顯著的正相關關系,建立的模型可以用于吸濕過程中基質吸力的評價。該成果是對現有基質吸力測量方法的有益補充。
[Abstract]:In this paper , the relationship between soil water content and matrix suction is studied by means of resistivity imaging method . The results are as follows : ( 1 ) Based on the model of resistivity imaging , the spatial and temporal distribution of soil matrix suction can be evaluated . ( 4 ) The relationship between soil water content and matric suction of soil column is more than 0 . 4 . After the wetting front passes , the soil water content of the soil column decreases gradually from the shallow part to the deep part .
【學位授予單位】：成都理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S151.9

【參考文獻】

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1 李濤;劉波;楊偉紅;黃佩格;周妍;;基質吸力對重塑紅黏土抗剪強度影響的試驗研究[J];中國礦業(yè)大學學報;2013年03期

2 唐東旗;彭建兵;孫偉青;;非飽和黃土基質吸力的濾紙法測試[J];煤田地質與勘探;2012年05期

3 白福青;劉斯宏;袁驕;;濾紙法測定南陽中膨脹土土水特征曲線試驗研究[J];巖土工程學報;2011年06期

4 姜振蛟;卞建民;g魎，

本文編號：1963132