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

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
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出版历程
- 收稿日期: 2019-04-01

Effect of repeated infiltration on permeability characteristics of remolded loess

摘要

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。
- 黄土 /
- 反复入渗 /
- 渗透特性 /
- 细颗粒运移
Abstract: Long-term irrigation infiltration in Heifangtai, Gansu Province, destroys the original structure of loess, changes the particle gradation of loess at different depths, and affects the properties of the soil. In order to study the effect of repeated irrigation infiltration on slope, this paper studies the influence of repeated infiltration on the permeability of loess in Heifangtai, by indoor soil column penetration test, and the regularity and mode of fine particle migration in loess under osmosis. The following conclusions are reaches: ①The hydraulic gradient has little effect on the permeation rate and the dry density has a greater influence on the percolation rate. With the increase of the infiltration times, the permeability of the remolded loess becomes weaker. ②Under the action of seepage force, the loess shows the phenomenon of fine particles moving along the seepage direction, and the fine particles gather most in the upper part of the soil column. ③The factors affecting the migration of fine particles are: hydraulic gradient, dry density and penetration times; and the migration of fine particles is positively correlated with hydraulic gradient and penetration number, negatively correlated with dry density. The hydraulic gradient is the main factor affecting the migration of fine particles. ④During the infiltration process, the fine particles are continuously transported, and finally the pores in the soil are filled, and so the permeability of the loess is lowered.
- loess /
- repeated infiltration /
- permeability characteristics /
- fine particle migration

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图 1 试验土柱示意图

Figure 1. Schematic diagram of test soil column

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图 2 不同条件下的渗流量

Figure 2. Infiltration under different conditions

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图 3 不同条件下湿润锋的移动

Figure 3. Moisture peak movement under different conditions

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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图 11 PCAS分析结果

Figure 11. Analysis results of PCAS

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图 12 细颗粒运移模式图

Figure 12. Fine particle migration model diagram

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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
不同渗透次数	7	1.42	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

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