李曉敏,穆青翼,丁心安,朱文秀,劉奉銀

(1.西安思源學(xué)院，陜西 西安 710038；2.西安交通大學(xué)，陜西 西安 710049; 3.西安理工大學(xué), 陜西 西安 710048)

近年來(lái)，黃土地區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)面臨較多黃土高填方工程問(wèn)題，研究黃土高填方場(chǎng)地的持水特性及雨水入滲，是解決回填壓實(shí)黃土不均勻沉降和失穩(wěn)的關(guān)鍵[1]。當(dāng)黃土高填方工程完成后，處于不同深度的回填壓實(shí)黃土應(yīng)力狀態(tài)和所經(jīng)歷的干濕循環(huán)歷史不相同，這將導(dǎo)致不同深度的回填壓實(shí)黃土雖具有相同的壓實(shí)狀態(tài)，但其持水特性并不相同。另一方面，在進(jìn)行黃土高填方雨水入滲分析時(shí)，往往多采用某一確定深度測(cè)得的持水特征曲線，影響分析的準(zhǔn)確性。

針對(duì)黃土持水特性，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了廣泛深入的研究。結(jié)果表明，影響持水特征曲線的因素主要包括含水率、干密度、溫度、干濕循環(huán)、應(yīng)力狀態(tài)等[2-6]。趙天宇等[2]研究結(jié)果表明干濕循環(huán)作用會(huì)降低壓實(shí)黃土持水能力。王娟娟等[3]研究表明相同試驗(yàn)含水率下黃土的基質(zhì)吸力隨制樣含水率增加而增大。穆青翼等[4]研究表明原狀、壓實(shí)和重塑黃土即使具有相同的初始干密度，經(jīng)歷兩次干濕循環(huán)的持水特性和滯回度變化規(guī)律差異顯著。陳存禮等[5]研究表明當(dāng)豎向應(yīng)力低于400 kPa，應(yīng)力變化對(duì)黃土持水特征曲線影響較小，可用零應(yīng)力狀態(tài)持水特性曲線代替；而當(dāng)豎向應(yīng)力高于400 kPa，必須考慮應(yīng)力狀態(tài)對(duì)黃土持水特征曲線影響。Hou等[6]將非飽和區(qū)的孔隙水壓力分布分為表面活躍區(qū)、穩(wěn)定區(qū)域和濕潤(rùn)鋒區(qū)三部分，認(rèn)為減少黃土高填方滑坡發(fā)生概率的最可行方法是控制或降低灌溉量。魏寧等[7]數(shù)值模擬結(jié)果表明，在同一降雨量下，與雨強(qiáng)大而持時(shí)短的暴雨相比較，雨強(qiáng)小而持時(shí)長(zhǎng)的降雨對(duì)邊坡土體穩(wěn)定更加不利。朱才輝等[8]土柱模型試驗(yàn)結(jié)果表明，降雨強(qiáng)度不僅影響壓實(shí)黃土的雨水入滲深度和入滲速率，還會(huì)影響土體入滲鋒面的形態(tài)特征。以上文獻(xiàn)綜述進(jìn)一步表明目前在進(jìn)行降雨入滲計(jì)算時(shí)，大多采用唯一的持水特征曲線進(jìn)行分析，尚無(wú)考慮不同深度黃土由于經(jīng)歷干濕循環(huán)歷史不同導(dǎo)致持水特性差異對(duì)雨水入滲計(jì)算的影響。

本研究針對(duì)某黃土高填方場(chǎng)地取回的不同深度回填壓實(shí)黃土，黃土填方場(chǎng)地工后持水特性及雨水入滲研究開(kāi)展壓力板儀持水特征曲線測(cè)試，結(jié)合X射線衍射試驗(yàn)、壓汞試驗(yàn)和含水率變化的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果，揭示其持水特性規(guī)律。此外，將實(shí)測(cè)不同深度回填壓實(shí)黃土持水特征曲線和飽和滲透系數(shù)作為輸入?yún)?shù)，模擬降雨，研究不同深度回填壓實(shí)黃土水力學(xué)參數(shù)變化對(duì)雨水入滲計(jì)算的影響。

1 試驗(yàn)概況

本研究所用回填壓實(shí)黃土取自某高填方場(chǎng)地，取土深度為1.0 m～9.0 m，取土和運(yùn)輸過(guò)程中最大限度減少土體擾動(dòng)。依據(jù)《土工試驗(yàn)規(guī)程》[9](SL 237—1999)，測(cè)得黃土飽和度和干密度隨深度變化情況，結(jié)果如圖1所示。地表以下1.0 m～6.0 m飽和度逐漸增加，這是由于隨深度增加水分蒸發(fā)量逐漸減少；在6.0 m～9.0 m范圍內(nèi)，飽和度基本保持在75%左右。另一方面，1.0 m、3.0 m和5.0 m深度處黃土的干密度非常接近，分別為1.51 g/cm3、1.57 g/cm3和1.52 g/cm3(差距小于4%)；而隨深度繼續(xù)增加，黃土密實(shí)度迅速增大，這是由于7.0 m以下存在較為密實(shí)的古土壤。因此，為保持研究的一致性，選擇5.0 m以上的回填壓實(shí)黃土作為持水特性的研究對(duì)象。

圖2顯示了從2018年4月1日至12月1日期間深度1.0 m、3.0 m和5.0 m處黃土體積含水率變化的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果。對(duì)于1.0 m黃土，從2018年4月1日至6月26日期間，體積含水率有波動(dòng)但總體變化并不明顯，這可能是因?yàn)樗值娜照舭l(fā)量和入滲量在春天基本達(dá)到平衡。6月26日至8月6日期間，由于降雨黃土的體積含水率出現(xiàn)兩次快速增長(zhǎng)，隨后體積含水率逐漸降低，這是由于夏季高溫水分蒸發(fā)量增多的緣故。顯然1.0 m黃土在監(jiān)測(cè)期間經(jīng)歷了兩次明顯的干濕循環(huán)。對(duì)于3.0 m黃土，其體積含水率變化和1.0 m黃土非常類似，只是3.0 m黃土體積含水率快速增長(zhǎng)發(fā)生在7月3日，并從7月13日開(kāi)始逐漸降低，3.0 m黃土體積含水率快速增長(zhǎng)和降低的發(fā)生時(shí)間均比1.0 m黃土延后一周左右。值得注意的是，在整個(gè)監(jiān)測(cè)期間，5.0 m黃土的體積含水率基本保持不變，這表明氣候變化對(duì)于5.0 m以下黃土的含水率影響可忽略。

圖1 回填壓實(shí)黃土飽和度和干密度隨深度分布

圖2 不同深度黃土體積含水率變化的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果

表1為所測(cè)試黃土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)。1.0 m、3.0 m和5.0 m回填壓實(shí)黃土的液限分別為30.3%、30.7%和31.5%，塑限分別為12.5%、12.1%和12.9%，由此可見(jiàn)，取樣深度對(duì)塑限和液限影響也可忽略。依據(jù)《土的工程分類標(biāo)準(zhǔn)》[10](GB/T 50145—2007)，所取黃土屬于低液限黏土(CL)。

表1 黃土的物理性質(zhì)指標(biāo)

采用密度計(jì)法測(cè)定1.0 m、3.0 m和5.0 m黃土粒徑分布曲線如圖3所示。結(jié)果顯示:1.0 m、3.0 m和5.0 m回填壓實(shí)黃土的粒徑分布非常接近，黏粒(≤0.005 mm)含量在14.0%～17.6%之間，粉粒(0.005 mm～0.075 mm)含量在77.9%～82.0%之間。因此，取樣深度對(duì)回填壓實(shí)黃土粒徑分布影響很小。

圖3 不同深度黃土粒徑分布曲線

2 試驗(yàn)設(shè)備及方案

本研究中持水特性試驗(yàn)采用1500F1型壓力板儀。該試驗(yàn)儀器由壓力室、加壓設(shè)備(空壓機(jī)、過(guò)濾器和壓力表)和排水系統(tǒng)組成，其中壓力板儀的工作原理是軸平移技術(shù)[11]。試驗(yàn)時(shí)將土樣放在壓力室中飽和陶土板上，陶土板下水槽通過(guò)細(xì)軟管與外界大氣連通。如以水槽為基準(zhǔn)面可認(rèn)為試樣中孔隙水壓uw等于零，通過(guò)改變壓力室內(nèi)的氣壓ua對(duì)試樣施加不同的吸力(ua-uw)。

待脫濕或吸濕穩(wěn)定后，將試樣從壓力室內(nèi)取出并稱重，計(jì)算各級(jí)吸力下試樣的含水率，穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為24小時(shí)內(nèi)含水率變化小于0.04%，通常每級(jí)氣壓下需要6至15天達(dá)到穩(wěn)定，脫水需要的穩(wěn)定時(shí)間比吸水更久一些。本文持水特征曲線的測(cè)定涉及到施加0.1 kPa小吸力，由于儀表盤精度有限，無(wú)法利用直接增大壓力室氣壓的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此通過(guò)調(diào)節(jié)排水口至試樣以下0.01 m(此時(shí)試樣中的孔壓為-0.1 kPa)施加該小吸力值[4]。

壓汞試驗(yàn)采用AutoPore IV 9500型壓汞儀。首先將土體切削成尺寸約為5 mm×5 mm×5 mm的立方體，然后采用液氮冷凍法進(jìn)行脫濕[11]。將制備好的土樣依次放入壓汞儀的低壓和高壓倉(cāng)中進(jìn)行測(cè)試，獲得孔徑分布。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 壓汞試驗(yàn)結(jié)果及分析

壓汞試驗(yàn)測(cè)得的1.0 m、3.0 m和5.0 m回填壓實(shí)黃土的孔徑分布如圖4所示，從圖中可以看出：對(duì)于1.0 m黃土，孔徑分布曲線呈現(xiàn)三個(gè)峰值，其主要大孔隙、中孔隙和小孔隙直徑分別為7.20 μm, 1.30 μm和0.04 μm。依據(jù)文獻(xiàn)可知，單峰[12]、雙峰[13]和三峰[11]孔徑分布曲線對(duì)于黃土均可能出現(xiàn)，不同的孔徑分布模式可能與黃土不同的沉積或壓實(shí)過(guò)程有關(guān)。對(duì)于3.0 m黃土，其孔徑分布與 1.0 m黃土相似，只不過(guò)3.0 m黃土的大孔隙相對(duì)更小一些(5.8 μm)；對(duì)5.0 m黃土而言，其孔徑分布幾乎和1.0 m黃土一致。3.0 m黃土的大孔隙相比于1.0 m和5.0 m黃土更小一些，這可能是由于3.0 m黃土的孔隙比(0.71)比1.0 m和5.0 m黃土的孔隙比(0.78和0.77)分別小9.9%和8.5%的緣故。

圖4 不同深度黃土孔徑分布

3.2 持水特性試驗(yàn)結(jié)果及分析

1.0 m、3.0 m和5.0 m回填壓實(shí)黃土吸濕-脫濕-再吸濕持水特征曲線如圖5所示。其中，1.0 m、3.0 m和5.0 m回填壓實(shí)黃土初始狀態(tài)吸力分別為87.5 kPa、33.7 kPa和31.5 kPa。從初始狀態(tài)開(kāi)始吸力逐漸減小，土樣吸水，含水率逐漸增大，0.1 kPa時(shí)三個(gè)土樣各自達(dá)到飽和體積含水率(接近100%)，接著經(jīng)歷脫濕路徑吸力增大至400 kPa，含水率逐漸減小，之后再次吸濕至初始狀態(tài)吸力值。

圖5 不同深度黃土持水特征曲線

不同取樣深度的回填壓實(shí)黃土持水特征曲線明顯不同。由脫濕曲線確定的1.0 m、3.0 m和5.0 m回填壓實(shí)黃土的進(jìn)氣值分別為5.7 kPa、9.6 kPa和6.5 kPa，即3.0 m回填壓實(shí)黃土的進(jìn)氣值比1.0 m和5.0 m黃土的進(jìn)氣值分別高出41%和32%。從壓汞儀的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，3.0 m黃土的大孔隙直徑(5.8 μm)比1.0 m和5.0 m黃土的大孔隙直徑(7.2 μm)小24%。進(jìn)氣值是指空氣侵入飽和土孔隙使孔隙水開(kāi)始排出時(shí)所對(duì)應(yīng)的吸力值，土中大孔隙越小，使空氣侵入飽和土孔隙中所需要的吸力值越大，因此，3.0 m黃土的進(jìn)氣值相對(duì)最高。此外，從圖中還可明顯看出，隨著取樣深度增大，干濕循環(huán)路徑得到的持水特征曲線滯回圈逐漸增大。

根據(jù)Lu等[14]的滯回度定義，即某一吸力下土樣在脫濕-吸濕路徑下含水率的差值與含水率平均值的比值，本文計(jì)算了不同深度黃土持水特征曲線在不同吸力水平下的滯回度，結(jié)果如圖6所示。從圖中可看出，1.0 m、3.0 m和5.0 m回填壓實(shí)黃土的滯回度先隨吸力的增大而增大，滯回度在20 kPa吸力時(shí)達(dá)到峰值，之后隨吸力增大滯回度逐漸減小。5.0 m回填壓實(shí)黃土的平均滯回度為0.23，比1.0 m和3.0 m回填壓實(shí)黃土的平均滯回度(0.04和0.05)分別大475%和360%。值得注意的是，5.0 m黃土的孔隙比(0.77)和1.0 m黃土的孔隙比(0.78)非常接近，而5.0 m黃土的孔隙比僅比3.0 m黃土的孔隙比(0.71)大7.8%。

圖6 不同深度黃土持水特征曲線滯回度

持水特征曲線產(chǎn)生滯回效應(yīng)的原因有：①孔隙通道不均勻截面直徑造成的“瓶頸效應(yīng)”；②脫吸濕過(guò)程中接觸角差異的影響；③脫吸濕過(guò)程中封閉氣泡的存在；④干濕循環(huán)歷史引起的時(shí)效作用。從1.0 m、3.0 m、5.0 m回填壓實(shí)黃土的微結(jié)構(gòu)分析(顆分、X射線衍射試驗(yàn)和壓汞試驗(yàn))，它們的粒徑分布、礦物組成和孔隙分布模式都較相似。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)含水量監(jiān)測(cè)結(jié)果，回填壓實(shí)黃土表層3.0 m以內(nèi)受外界降雨和蒸發(fā)影響較為劇烈，5.0 m以下回填壓實(shí)黃土含水量基本未受外界環(huán)境影響。因此1.0 m和3.0 m黃土持水特征曲線較小滯回度可歸結(jié)于現(xiàn)場(chǎng)多次干濕循環(huán)引起的時(shí)效作用。

4 雨水入滲數(shù)值模擬

從持水特性試驗(yàn)結(jié)果可以看出，盡管1.0 m、3.0 m和5.0 m回填壓實(shí)黃土的干密度非常接近(差距小于4%)，它們的持水特征曲線明顯不同。因此，采用有限元軟件GeoStudio中的SEEP/W模塊，分析土柱在降雨條件下，由于不同深度回填壓實(shí)黃土工后經(jīng)歷干濕循環(huán)歷史不同所造成的水力學(xué)參數(shù)(持水特征曲線和飽和滲透系數(shù))差異對(duì)雨水入滲計(jì)算的影響。

4.1 水力學(xué)參數(shù)選取

計(jì)算非飽和土中滲流，需求解非飽和土達(dá)西定律，該方程包含持水特征曲線和非飽和滲透系數(shù)曲線兩個(gè)參數(shù)。本文采用Fredlund & Xing[15]模型對(duì)試驗(yàn)測(cè)得不同深度回填壓實(shí)黃土吸濕持水特征曲線進(jìn)行擬合：

(1)

其中:θw為體積含水率;θs為飽和體積含水率;s為基質(zhì)吸力;a、n和m為擬合參數(shù)。模型中擬合參數(shù)a、m、n的數(shù)值列于表2中，此外，擬合曲線的R2值均在0.95以上。

表2 Fredlund & Xing模型持水特征曲線擬合參數(shù)

利用TST-55型滲透儀在變水頭下測(cè)定不同深度回填壓實(shí)黃土試樣的飽和滲透系數(shù)，1.0 m、3.0 m和5.0 m回填壓實(shí)黃土的飽和滲透系數(shù)分別為9.08×10-5m/s、2.34×10-5m/s和8.76×10-5m/s。將擬合持水特征曲線和飽和滲透系數(shù)作為參數(shù)輸入，根據(jù)GeoStudio軟件中自帶算法，可計(jì)算1.0 m、3.0 m和5.0 m回填壓實(shí)黃土非飽和滲透系數(shù)曲線。

4.2 土柱模型的建立

本文建立的土柱模型如圖7所示，深度為6.0 m，寬度為2.0 m。坐標(biāo)系零點(diǎn)位于地表處，有限元網(wǎng)格單元尺寸按照0.05 m進(jìn)行劃分，共4 961個(gè)節(jié)點(diǎn)、4 800個(gè)單元。模型底部為不透水邊界，兩側(cè)為零流量邊界，頂部為降雨入滲面，本文選取暴雨(24 h降雨量50 mm)情況，降雨強(qiáng)度2.08 mm/h，降雨歷時(shí)24 h。

首先，分別將1.0 m、3.0 m、5.0 m回填壓實(shí)黃土的持水特征曲線和飽和滲透系數(shù)輸入到整個(gè)土柱模型中進(jìn)行計(jì)算，簡(jiǎn)稱為：整體1.0 m模型、整體3.0 m模型、整體5.0 m模型。其次，按照實(shí)際情況對(duì)土柱進(jìn)行分層，土柱頂部以下0.0 m～2.0 m范圍內(nèi)輸入1.0 m黃土的水力學(xué)參數(shù)，土柱頂部以下2.0 m～4.0 m范圍內(nèi)輸入3.0 m黃土的水力學(xué)參數(shù)，土柱頂部以下4.0 m～6.0 m范圍內(nèi)輸入5.0 m黃土的水力學(xué)參數(shù)，簡(jiǎn)稱為：分層模型。通過(guò)比較各模型中孔隙水壓力和體積含水率變化規(guī)律，研究不同深度黃土由于經(jīng)歷干濕循環(huán)歷史不同所導(dǎo)致持水特性差異對(duì)雨水入滲計(jì)算的影響。

圖7 有限元土柱模型

4.3 模擬結(jié)果分析

壓力板儀試驗(yàn)已測(cè)得1.0 m、3.0 m和5.0 m黃土的初始孔隙水壓力分別為-87.5 kPa、-33.7 kPa和-31.5 kPa。為便于比較不同深度黃土持水特性對(duì)土柱雨水入滲的影響，統(tǒng)一取-50 kPa的平均初始孔壓輸入到上述四種模型中，通過(guò)穩(wěn)態(tài)分析為上述四種土柱模型賦予相應(yīng)的初始孔壓分布。穩(wěn)態(tài)分析后土柱內(nèi)初始孔壓保持在-49.04 kPa，對(duì)應(yīng)的整體1.0 m、3.0 m、5.0 m模型的初始體積含水率分別為22.69%(見(jiàn)圖8)、20.73%(見(jiàn)圖9)和22.53%(見(jiàn)圖10)。而圖11中，由于分層模型中不同深度采用不同的持水特征曲線，即使在施加相同的孔壓邊界時(shí)，各土層的初始體積含水率并不相同，穩(wěn)態(tài)分析后地表以下1.0 m～2.0 m和5.0 m～6.0 m的初始孔壓保持在-49.04 kPa(分別對(duì)應(yīng)22.69%和22.53%的初始體積含水率)，地表以下3.0 m附近土體初始孔壓保持在-47.5 kPa(對(duì)應(yīng)20.88%的初始體積含水率)。

整體1.0 m模型計(jì)算結(jié)果如圖8所示。降雨1 h后雨水入滲到地表以下0.8 m，表層土體孔壓從-49.04 kPa增大到-40 kPa，體積含水率增大到23.52%；隨著降雨時(shí)長(zhǎng)增加，雨水繼續(xù)向下入滲，12 h后雨水入滲到地表以下2.8 m處，表層土體孔壓增大到-28.25 kPa，體積含水率增大到25.19%，相比初始體積含水率增大了約11.00%；連續(xù)降雨24 h結(jié)束時(shí)，雨水入滲到地表以下4.0 m處，該深度以下土體不受降雨影響，表層土體孔壓增大到-26.20 kPa，體積含水率增大到25.73%，相比初始體積含水率增大了13.4%。

圖8 采用1.0 m黃土水力學(xué)參數(shù)模擬結(jié)果

整體3.0 m模型計(jì)算結(jié)果如圖9所示。降雨1 h 后，雨水入滲到地表以下0.8 m，表層土體孔壓增大到-33.27 kPa，體積含水率增大到22.35%；降雨12 h后，雨水入滲到地表以下1.6 m處，比整體1.0 m模型的雨水入滲更慢一些，此時(shí)表層土體孔壓增大更快(-22.31 kPa)；降雨24 h結(jié)束時(shí)，雨水入滲到地表以下2.4 m處，表層土體孔壓增大到-20.73 kPa，體積含水率增大到26.34%，相比初始體積含水率增大了27.10%。

整體5.0 m模型計(jì)算結(jié)果如圖10所示。首先其初始孔壓和含水率都與整體1.0 m模型非常接近。降雨1.0 h后，雨水入滲到地表以下0.8 m，表層土體孔壓增大到-12.54 kPa；降雨12 h后，雨水僅入滲到地表以下1.2 m處，而表層孔壓已增大到-5.15 kPa，體積含水率增大到30.71%；降雨24 h結(jié)束時(shí)，地表下1.2 m以內(nèi)土體孔壓和含水率進(jìn)一步增大，而雨水入滲深度并未增加。

分層模型計(jì)算結(jié)果如圖11所示。降雨1 h后，雨水入滲到地表以下0.8 m，和整體1.0 m模型的變化結(jié)果相同；降雨12 h后，雨水入滲到地表以下2.8 m處，此時(shí)表層土體孔壓增大到-28.23 kPa，體

圖9 采用3.0 m黃土水力學(xué)參數(shù)模擬結(jié)果

圖10 采用5.0 m黃土水力學(xué)參數(shù)的模擬結(jié)果

積含水率增大到24.96%；連續(xù)降雨24 h結(jié)束時(shí)，雨水入滲到地表以下4.4 m處，4.4 m以下土體不受降雨影響，表層土體孔壓增大到-26.12 kPa，體積含水率增大到25.75%，與整體1.0 m模型降雨24 h時(shí)表層孔壓及體積含水率基本相等。

圖11 采用分層黃土水力學(xué)參數(shù)的模擬結(jié)果

綜上，降雨1 h后，整體1.0 m、3.0 m、5.0 m模型和分層模型中雨水都入滲到地表以下0.8 m，其中整體5.0 m模型的表層土體孔壓和含水率增大最多，整體1.0 m模型和分層模型的表層土體孔壓和含水率變化相對(duì)最小。降雨24 h結(jié)束時(shí)，整體1.0 m、整體3.0 m、整體5.0 m、分層模型的雨水入滲深度分別為4.0 m、2.4 m、1.2 m和4.4 m，相比初始狀態(tài)表層體積含水率分別增加了13.4%、27.1%、39.1% 和13.5%。與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比，該黃土高填方工程雨水入滲影響深度在3.0 m-5.0 m之間(見(jiàn)圖2結(jié)果)，因此，采用整體1.0 m和分層模型計(jì)算的入滲深度與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果最為接近。由上述結(jié)果可知，黃土高填方工程由于工后不同深度回填壓實(shí)黃土所經(jīng)歷干濕循環(huán)歷史不同，造成其持水特性差異顯著。在進(jìn)行黃土高填方工程雨水入滲分析時(shí)，需考慮不同深度回填壓實(shí)黃土持水特征曲線差異對(duì)雨水入滲深度計(jì)算的影響。

5 結(jié) 論

本文研究了黃土填方場(chǎng)地不同深度回填壓實(shí)黃土持水特性差異及其對(duì)雨水入滲計(jì)算的影響，主要得出以下結(jié)論：

(1) 1.0 m、3.0 m和5.0 m回填壓實(shí)黃土的進(jìn)氣值分別為5.7 kPa、9.6 kPa和6.5 kPa，即3.0 m黃土的進(jìn)氣值比1.0 m和5.0 m黃土的進(jìn)氣值分別高出41%和32%。這是由于3.0 m黃土的大孔隙直徑(5.8 μm)比1.0 m和5.0 m黃土的大孔隙直徑(7.2 μm)小24%。

(2) 1.0 m、3.0 m和5.0 m回填壓實(shí)黃土的粒徑分布、礦物組成和孔隙分布都較相似，但5.0 m黃土的平均滯回度(0.23)比1.0 m和3.0 m黃土(0.04和0.05)分別大475%和360%。體積含水率的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，1.0 m和3.0 m黃土受氣候條件影響含水率變化顯著，而在整個(gè)監(jiān)測(cè)期間，5.0 m黃土的體積含水率基本保持不變。因此，1.0 m和3.0 m回填壓實(shí)黃土較小的滯回效應(yīng)可能是由于在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)歷多次干濕循環(huán)引起時(shí)效作用。

(3) 數(shù)值分析結(jié)果表明，降雨24 h結(jié)束時(shí)，整體1.0 m、整體3.0 m、整體5.0 m和分層模型的雨水入滲深度分別為4.0 m、2.4 m、1.2 m和4.4 m，相比初始狀態(tài)表層體積含水率分別增加了13.40%、27.10%、39.10%和13.50%?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果可知該黃土高填方工程雨水入滲影響深度在3.0 m～5.0 m之間。因此，采用整體1.0 m和分層模型計(jì)算的入滲深度與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果最為接近，建議在進(jìn)行黃土高填方工程雨水入滲分析時(shí)，應(yīng)考慮不同深度回填壓實(shí)黃土水力特性差異的影響。