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反复入渗对重塑黄土渗透特性的影响

任晓虎 许强 赵宽耀 巨袁臻 杜鹏川

任晓虎, 许强, 赵宽耀, 巨袁臻, 杜鹏川. 反复入渗对重塑黄土渗透特性的影响[J]. 地质科技通报, 2020, 39(2): 130-138. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0214
引用本文: 任晓虎, 许强, 赵宽耀, 巨袁臻, 杜鹏川. 反复入渗对重塑黄土渗透特性的影响[J]. 地质科技通报, 2020, 39(2): 130-138. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0214
Ren Xiaohu, Xu Qiang, Zhao Kuanyao, Ju Yuanzhen, Du Pengchuan. Effect of repeated infiltration on permeability characteristics of remolded loess[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(2): 130-138. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0214
Citation: Ren Xiaohu, Xu Qiang, Zhao Kuanyao, Ju Yuanzhen, Du Pengchuan. Effect of repeated infiltration on permeability characteristics of remolded loess[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(2): 130-138. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0214

反复入渗对重塑黄土渗透特性的影响

doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.2020.0214
基金项目: 

国家自然科学基金重大项目 41790445

国家自然科学基金重点项目 41630640

详细信息
    作者简介:

    任晓虎(1993—),男,现正攻读地质工程专业硕士学位,主要从事地质灾害机理及防治方面研究工作。E-mail:673090858@qq.com

    通讯作者:

    许强(1968—),男,教授,博士生导师,主要从事地质灾害评价预测与防治处理的教学与科研工作。E-mail:xq@cdut.edu.cn

  • 中图分类号: P642.13+1

Effect of repeated infiltration on permeability characteristics of remolded loess

  • 摘要: 甘肃黑方台黄土经历长期的灌溉入渗破坏了其原生结构,改变了不同深度黄土的颗粒级配,影响了土体的力学性质。为研究反复灌溉入渗对坡体的影响,通过室内土柱渗透试验研究了反复入渗对甘肃黑方台黄土渗透特性的影响,并研究了渗透作用下黄土中细颗粒运移的规律与模式。研究表明:①水力梯度对渗透速率影响较小而干密度对渗透速率影响较大;随着入渗次数的增加,重塑黄土的渗透性能变弱;②黄土在渗流力的作用下,存在细颗粒沿渗流方向运移的现象,且细颗粒在土柱中上部聚集最多;③影响细颗粒运移的因素有:水力梯度、干密度和渗透次数;其中细颗粒的运移量与水力梯度、渗透次数呈正相关,与干密度呈负相关,且水力梯度是影响细颗粒运移的主要因素;④在渗透过程中,细颗粒运移堆积,最终填充土体内孔隙,导致黄土的渗透性下降。

     

  • 图 1  试验土柱示意图

    Figure 1.  Schematic diagram of test soil column

    图 2  不同条件下的渗流量

    Figure 2.  Infiltration under different conditions

    图 3  不同条件下湿润锋的移动

    Figure 3.  Moisture peak movement under different conditions

    图 4  不同干密度加水后平均渗透速率的变化

    Figure 4.  Changes of average permeate flow rate after adding water at different dry densities

    图 5  不同试样细颗粒中部聚集现象

    Figure 5.  Aggregation of fine particles in the middle of different samples

    图 6  不同水头黄土的颗粒粒径分析结果

    Figure 6.  Particle analysis results of loess under different water heads

    图 7  不同干密度黄土的颗粒粒径分析结果

    Figure 7.  Particle analysis results of loess under different dry density

    图 8  不同渗透次数黄土的颗粒粒径分析结果

    Figure 8.  Results of fractions of loess with different infiltration times

    图 9  不同条件下细颗粒含量深度分布图

    a.不同水头下粒径2.5 mm黏粒的深度分布;b.不同水头下粒径10 mm粉粒的深度分布;c.不同干密度下粒径2.5 mm黏粒的深度分布;d.不同干密度下粒径10 mm粉粒的深度分布

    Figure 9.  Depth distribution of fine particle content under different conditions

    图 10  电镜扫描分析图

    a.黄土微观结构; b.PCAS颗粒识别; c.PCAS空隙识别

    Figure 10.  Scanning electron microscopy analysis diagram

    图 11  PCAS分析结果

    Figure 11.  Analysis results of PCAS

    图 12  细颗粒运移模式图

    Figure 12.  Fine particle migration model diagram

    表  1  试验参数

    Table  1.   Test parameters

    条件 水头/cm 干密度/(g·cm-3) 渗透次数/次
    不同水头 7
    10 1.42 7
    13
    不同干密度 1.42
    7 1.45 7
    1.50
    不同渗透次数 7 1.42 7
    21
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    表  2  不同干密度对应的填土质量

    Table  2.   Filling quality corresponding to different dry densities

    干密度ρ/ (g·cm-3) 体积V/cm3 含水率ω /% 公式 质量M/g
    1.42 452.39 1.57 M=V·ρ· (1 +ω) 3 262.39
    1.45 3 331.32
    1.50 3 446.19
    下载: 导出CSV
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