【摘要】土壤入滲是指水從地表進(jìn)入土壤內(nèi)部的現(xiàn)象。土體的滲透性和土體中的滲流對(duì)土體強(qiáng)度和土體變形有著重要影響，是研究地表徑流和滑坡的起點(diǎn)。在實(shí)際巖土工程計(jì)算分析或設(shè)計(jì)中，土體滲透系數(shù)是關(guān)鍵參數(shù)，其準(zhǔn)確獲取有重要的工程實(shí)際意義。

【關(guān)鍵詞】地表徑流；滑坡；巖土工程；滲透系數(shù)

離子型稀土礦主要分布在我國(guó)的南部省區(qū)，是我國(guó)的重要戰(zhàn)略資源。在其開(kāi)采過(guò)程中，時(shí)常會(huì)發(fā)生礦山滑坡現(xiàn)象，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。為此，有必要對(duì)稀土礦山的滲透規(guī)律進(jìn)行研究，指導(dǎo)礦山安全注液。

1、試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在江西信豐縣境內(nèi)選擇滑坡頻發(fā)礦區(qū)進(jìn)行土壤入滲測(cè)試試驗(yàn)，選用單圓環(huán)注水法測(cè)試入滲過(guò)程，相關(guān)操作按照水利水電注水試驗(yàn)規(guī)程（SL345—2007）進(jìn)行[1]。在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)選擇合適的臨空面，向下開(kāi)挖10個(gè)臺(tái)階，每個(gè)臺(tái)階深度均為0.8 m，分層測(cè)試稀土礦山的滲透系數(shù)，分析入滲過(guò)程及滲透系數(shù)在垂直方向上的變化規(guī)律。

2、試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明，所測(cè)區(qū)域入滲率變化變化分為3個(gè)階段：快速減小階段、緩慢減小階段和趨于穩(wěn)定階段[2]。在試驗(yàn)初期，礦土比較干燥，水分在毛細(xì)負(fù)壓和重力共同作用下下滲；隨著時(shí)間推移，毛管力逐漸減小，滲透率變化趨緩；試驗(yàn)后期，水分子僅在重力作用下運(yùn)動(dòng)，入滲率基本保持穩(wěn)定。選用常用基本入滲模型Kostiakov模型、Philip模型和Horton模型對(duì)入滲過(guò)程進(jìn)行擬合分析，根據(jù)相關(guān)系數(shù)、均方根誤差和相對(duì)差值等參數(shù)選擇最優(yōu)模型[3]，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：用Kostiakov模型進(jìn)行擬合，相關(guān)系數(shù)最大，基本都在0.80以上，且均方根誤差和相對(duì)差值最小，為描述礦山土壤入滲的理想模型。Kostiakov模型表達(dá)式為： 。式中：f為入滲速率，t為入滲時(shí)間，a、b為擬合參數(shù)。

垂直方向上滲透系數(shù)在0.58m/d～3.67m/d之間變化，見(jiàn)圖1。這說(shuō)明，土壤滲透系數(shù)在空間上存在變異性，有隨深度增加而減小的規(guī)律。這是因?yàn)?，表層土?jīng)長(zhǎng)期風(fēng)化和植被根系作用，土壤較稀疏，土壤孔隙較大，滲透系數(shù)較大；隨深度增加，在土壤自重作用下，土壤密實(shí)度增加，孔隙減小，滲透系數(shù)也隨著降低。對(duì)空間垂直高度方向上所測(cè)滲透系數(shù)進(jìn)行函數(shù)擬合，得到滲透系數(shù)隨距地表深度變化情況的函數(shù)關(guān)系式K=3.04h（-0.62），可以看出滲透系數(shù)隨深度增加呈負(fù)指數(shù)衰減。

結(jié)語(yǔ)：

（1）土壤入滲分為急劇下滲、緩慢下滲和穩(wěn)定入滲三個(gè)階段。造成入滲率變化的原因是因?yàn)樵诓煌娜霛B階段，水分子受力情況不同。Kostiakov模型可以很好的描述礦山的入滲過(guò)程。

（2）滲透系數(shù)存在空間變異的情況，在垂直高度方向上按負(fù)指數(shù)方式衰減。這種規(guī)律能夠很好的解釋礦山滑坡現(xiàn)象：當(dāng)注液強(qiáng)度過(guò)大而遠(yuǎn)超滲透系數(shù)時(shí)，溶液容易在礦山中無(wú)法及時(shí)下滲，造成部分區(qū)域飽和，降低礦山土體抗剪強(qiáng)度，引起滑坡現(xiàn)象。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)控制好注液強(qiáng)度，使其不大于滲透系數(shù)，保證安全生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)水利部.水利水電注水試驗(yàn)規(guī)程（SL345—2007）[S].北京：中國(guó)水利水電出版社，2008

[2]李廣文，馮起，張福平，等.祁連山八寶河流域典型草地土壤入滲特征[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2014，32（01）：60-65.

[3]楊陽(yáng)，羅嗣海，呂先華，桂勇，王觀石.贛南典型離子型稀土礦層入滲試驗(yàn)研究[J].有色金屬科學(xué)與工程，2016，07（04）：140-146.

作者簡(jiǎn)介：

楊陽(yáng)（1993—），男，漢族，江蘇省南通市人，碩士研究生，單位：江西理工大學(xué)建筑與測(cè)繪工程學(xué)院建筑與土木工程專(zhuān)業(yè)，研究方向：巖土力學(xué)。

基金項(xiàng)目：

江西省研究生創(chuàng)新專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目《離子型稀土礦滲透非均質(zhì)性及淺層滑坡規(guī)律研究》；項(xiàng)目編號(hào)：YC2016-S309.