亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        關(guān)中平原濕陷性黃土滲透特性試驗研究

        2022-10-18 13:31:58嚴耿升胡向陽
        地下水 2022年5期
        關(guān)鍵詞:雙環(huán)滲透性陷性

        楊 俊,嚴耿升,胡向陽,趙 成,韋 佳

        (中國電建集團西北勘測設(shè)計研究院有限公司,陜西 西安 710000)

        0 引言

        黃土沉積過程中特殊的形成環(huán)境(干旱和半干旱的氣候條件)和物質(zhì)成分(以粉粒為主,含量一般在60%以上)形成了其欠壓密、多孔隙、弱膠結(jié)的結(jié)構(gòu)特征和特殊的工程性質(zhì)(水敏性、大孔性、結(jié)構(gòu)性等)[1-3],這種結(jié)構(gòu)使得黃土在一定壓力作用下下沉穩(wěn)定后,受水浸濕結(jié)構(gòu)迅速破壞并產(chǎn)生顯著附加下沉的性質(zhì)稱為濕陷性,是其最典型的特殊工程性質(zhì)之一[4]。濕陷變形是一種下沉量大、下沉速率快的失穩(wěn)變形,對于建筑物危害很大。而土具有的被水透過的性能稱為土的滲透性,其通常用滲透系數(shù)表征,土的滲透性是土的主要工程性質(zhì)之一。水在土體中滲透會引起土體內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)的變化,從而改變建筑物或地基的穩(wěn)定條件。人們對土滲流問題的研究歷史久遠,以達西定律為基礎(chǔ)的滲流理論,經(jīng)過不斷的完善和發(fā)展,形成了現(xiàn)在的滲流力學(xué)。

        黃土的濕陷性和滲透性相互影響,黃土濕陷就是由于水的滲透浸潤引起的,而滲透特性又直接決定著濕陷的發(fā)生和發(fā)展,因此,滲透性與濕陷性是一個統(tǒng)一過程的兩個部分[5-7]。為此,我們有必要對濕陷性黃土的滲透特性進行研究,從而給土工建筑物或地基的勘察、設(shè)計及施工提供必要的資料。

        大量學(xué)者在進行濕陷性黃土的滲透特性研究時,采用了不同的試驗方法[8-13],但大部分都是基于一種試驗方法進行研究,未能進行不同試驗方法的對比研究[14],基于此,本次采用不同的試驗方法對黃土滲透特性進行了研究,得出適用于濕陷性黃土滲透特性的試驗方法,具有一定的現(xiàn)實意義。

        1 試驗區(qū)概況和試驗方法

        1.1 試驗區(qū)概況

        本次研究以關(guān)中平原渭河南岸濕陷性黃土研究為主,試驗區(qū)的工程地質(zhì)概況如下。

        1.1.1 地形地貌

        關(guān)中平原位于黃河流域中部,渭河橫貫關(guān)中平原,由西向東匯入黃河,渭河河槽地勢低緩,海拔322~600 m,渭河南北兩側(cè)地勢由一二級河流階地到高出渭河200~500 m的一級或二級黃土臺塬,呈不對稱階梯狀增高。由南向北地貌單元均為流水地貌形成的低海拔平原,主要有山前洪積扇、傾斜的洪積平原(F11Eb)和沖洪積平原(F11Db),由南向北地勢總體由高降低。

        1.1.2 地層巖性

        關(guān)中平原的濕陷性黃土,主要分為黃土狀土和黃土。其中黃土狀土(Q4al)以粉粒為主,呈灰黃色,大孔隙發(fā)育,具濕陷性,主要分布于一級階地上。黃土又包括自早更新世(Q1eol)到晚更新世(Q3eol)各個時期的黃土,但由于早更新世(Q1eol)黃土和中更新世早期(Q21eol)黃土埋藏較深,一般地基涉及的黃土主要為中更新世晚期(Q22eol)黃土和晚更新世(Q3eol)黃土。晚更新世(Q3eol)黃土呈黃褐色,大孔發(fā)育,土質(zhì)疏松,具有濕陷性。底部古土壤呈棕褐色,塊狀結(jié)構(gòu),富含白色,鈣質(zhì)粉末、鈣質(zhì)結(jié)核,見鐵錳黑色斑點。中更新世晚期(Q22eol)黃土呈褐黃色,孔隙不發(fā)育,局部頂層有輕微濕陷性,上部夾有四層棕色古土壤。

        1.1.3 水文地質(zhì)特征

        關(guān)中平原渭河以南地下水潛水埋深具有由南向北變小的規(guī)律,西安市南部郊區(qū)、長安縣一帶水位埋深一般大于20 m,西安市北郊,尤其是接近渭河的一級階地及河漫灘地帶,地下水位小于5 m,西安市城區(qū)及周邊,地下水埋深為5~20 m。潛水的補給有大氣降水、地表水滲入、承壓水的頂托補給及區(qū)外逕流補給等。潛水流向與地形總體坡度一致,主要流向北北西,近渭河處向北東方向偏轉(zhuǎn)。金華路以東地下水向北東流向浐河。潛水排泄方式主要為逕流排泄、人工開采、潛水越流排泄及蒸發(fā)消耗等。

        1.2 試驗方法

        1.2.1 室內(nèi)變水頭滲透試驗

        目前室內(nèi)進行的滲透試驗有常規(guī)滲透試驗和三軸滲透試驗,本次研究采用了常規(guī)滲透試驗進行黃土的滲透特性研究。室內(nèi)滲透系數(shù)測試過程中,首先需要對試樣進行飽和,即測得的滲透系數(shù)為飽和滲透系數(shù)。關(guān)中平原黃土以粉質(zhì)黏土為主,故采用變水頭滲透試驗。

        變水頭滲透試驗的試驗原理符合達西定律,其推導(dǎo)出變水頭滲透試驗的滲透系數(shù)計算公式如下:

        (1)

        式中:a為變水頭管界面劑(cm2);A為試樣斷面積(cm2);t為時間(s);L為滲徑(cm),等于試樣高度;H1為開始時水頭(cm);H2為終止時水頭(cm)。

        1.2.2 雙環(huán)滲透試驗

        試坑滲透試驗,為一種原位測試滲透系數(shù)的試驗,通過該方法獲得的是土體的非飽和滲透參數(shù)。試坑滲透試驗方法有雙環(huán)法和單環(huán)法,砂土及粉土宜用單環(huán)法,黏性土宜用雙環(huán)法。關(guān)中平原黃土以粉質(zhì)黏土為主,故采用雙環(huán)注水試驗。雙環(huán)注水試驗的基本原理是利用內(nèi)環(huán)滲水模擬垂向一維滲流來測試地層垂向滲透系數(shù)[15]。雙環(huán)法滲透試驗的滲透系數(shù)計算公式如下:

        (2)

        式中:Q為滲透水量(cm3),雙環(huán)法為內(nèi)環(huán)滲透水量;t為時間(s);Ah為鐵環(huán)面積(cm2),雙環(huán)法為內(nèi)環(huán)面積;Hy1為試驗時水的人滲深度(cm);Hy2為貯水坑中水的深度(cm);Hy3為相當(dāng)于作用毛細管力的水柱高度(cm),查表獲取。

        2 試驗結(jié)果及分析

        2.1 室內(nèi)變水頭試驗結(jié)果分析

        在試驗區(qū)內(nèi)隨機采取了45組試樣,進行了室內(nèi)變水頭滲透性試驗,獲取了基本物理參數(shù)及滲透系數(shù),如表1所示。

        依據(jù)試驗資料,對各類基本物理參數(shù)對黃土滲透性的影響進行數(shù)據(jù)擬合及評述:

        2.1.1 干密度

        圖1 干密度對滲透系數(shù)的影響

        擬合公式:

        k=-0.103×ρd2+0.129×ρd+0.081

        方差(SSE): 0.016 64

        確定系數(shù)(R-square): 0.491 3

        校正后確定系數(shù)(Adjusted R-square): 0.465 2

        標(biāo)準(zhǔn)差(RMSE): 0.020 66

        由圖1可知,在干密度較大時,數(shù)據(jù)較為集中,曲線擬合較好,在干密度較小時,滲透系數(shù)較為分散,主要原因為土體受到一定擾動。依據(jù)擬合曲線,整體影響趨勢為隨著干密度的增大,密實度增加,空隙減少,滲透系數(shù)隨之減小。

        2.1.2 孔隙比

        圖2 孔隙比對滲透系數(shù)的影響

        圖3 初始飽和度對滲透系數(shù)的影響

        擬合公式:k=-0.076×e2+0.272×e-0.127

        方差(SSE): 0.016 82

        確定系數(shù)(R-square): 0.485 9

        校正后確定系數(shù)(Adjusted R-square): 0.459 5

        標(biāo)準(zhǔn)差(RMSE): 0.020 77

        由圖2可知,在孔隙比較小時,數(shù)據(jù)較為集中,曲線擬合較好,孔隙比較大時,數(shù)據(jù)較為離散,因為擾動的影響,孔隙增大,土體的滲透狀態(tài)發(fā)生了變化。依據(jù)擬合曲線,整體影響趨勢為隨著孔隙比的增大,密實度減小,滲透系數(shù)隨之增大。由于水只能通過為水所充填的孔隙空間流動,所以充水孔隙的比例是影響滲透性的重要因素。

        表1 室內(nèi)試驗成果表

        2.1.3 初始飽和度

        擬合公式:k=-0.001×sr+0.103

        方差(SSE): 0.023 35

        確定系數(shù)(R-square): 0.286 2

        校正后確定系數(shù)(Adjusted R-square):0.268 4

        標(biāo)準(zhǔn)差(RMSE): 0.024 16

        由圖3可知,整體數(shù)據(jù)較為離散,曲線擬合較差,初始飽和度與滲透系數(shù)的相關(guān)性較差。依據(jù)擬合曲線,隨著初始飽和度的增大,滲透系數(shù)減小,主要原因為在試驗過程中,飽和度較低的土體未能完全飽和,整個過程中伴隨著土體的吸水,飽和度較高時,且存在游離氣泡,引起飽和度較低的土反而滲透系數(shù)減大。

        2.1.4 初始含水率

        圖4 初始含水率對滲透系數(shù)的影響

        擬合公式:k=0.001×w2-0.029×w+0.342

        方差(SSE):0.028 44

        確定系數(shù)(R-square): 0.130 6

        校正后確定系數(shù)(Adjusted R-square): 0.085 98

        標(biāo)準(zhǔn)差(RMSE): 0.027 01

        由圖4可知,整體數(shù)據(jù)較為離散,曲線擬合較差,初始含水率與滲透系數(shù)的相關(guān)性較差。依據(jù)擬合曲線,隨著初始含水率的增大,滲透系數(shù)先減小后增大,滲透系數(shù)最小點對應(yīng)含水率接近土體塑限,亦即初始含水率接近土體塑限時,滲透系數(shù)最小。

        2.2 雙環(huán)滲透試驗結(jié)果分析

        在試驗區(qū)范圍內(nèi),開展了三組雙環(huán)滲透試驗,試驗成果見表2,Q-t曲線如圖5~圖7所示。

        表2 雙環(huán)滲透試驗成果表

        圖5 雙環(huán)滲透試驗1 Q-t曲線

        根據(jù)試驗的Q-t曲線可知,雙環(huán)滲透曲線整體趨勢表現(xiàn)為在起初的幾十分鐘內(nèi)平均滲透流量都呈現(xiàn)驟減趨勢,在降到一定程度后,出現(xiàn)一個短暫的穩(wěn)定平臺,而后逐漸趨于穩(wěn)定,在曲線的末端滲透穩(wěn)定后,即可得到非飽和滲透系數(shù)[15]。因此,雙環(huán)滲透試驗的滲流過程可以分為三個階段:

        2.2.1 驟降階段

        該階段滲流曲線呈現(xiàn)驟降趨勢,其主要原因是非飽和黃土的吸水、大孔隙的及節(jié)理的填充,這個過程中水消耗量較大且時間較快,孔隙中的氣體逐漸形成氣泡。

        2.2.2 暫時穩(wěn)定階段

        該階段滲流曲線逐漸平緩,呈現(xiàn)一個短暫的平臺,其主要原因是隨著水的不斷下滲,孔隙中的水壓力不斷增加,迫使孔隙中的氣泡被排出,孔隙逐漸被水充滿,這個過程較為短暫。

        2.2.3 穩(wěn)定滲流階段

        該階段滲流曲線平緩,滲透流量趨于穩(wěn)定,持續(xù)時間較長且滲流量基本不變,此階段的滲透流量即可反應(yīng)黃土的非飽和滲透性能。

        圖6 雙環(huán)滲透試驗2 Q-t曲線

        圖7 雙環(huán)滲透試驗3 Q-t曲線

        2.3 試驗結(jié)果對比分析

        (1)室內(nèi)變水頭滲透試驗測得的滲透系數(shù)為飽和滲透系數(shù),其沒有考慮圍壓的影響,土從原位取出后有一個應(yīng)力釋放過程,未能真實的反應(yīng)土的滲透能力。雙環(huán)法現(xiàn)場試驗測得的滲透系數(shù)為非飽和滲透系數(shù),其滲流過程可以分為三個階段。在實際工程中,土體很難達到實驗室的完全飽和狀態(tài),所以非飽和滲透系數(shù)更能反映土體的性質(zhì)。

        (2)對比室內(nèi)變水頭滲透試驗跟雙環(huán)法現(xiàn)場測試結(jié)果,發(fā)現(xiàn)室內(nèi)試驗測得的滲透系數(shù)偏小,原因主要是在取樣過程中或多或少對土體結(jié)構(gòu)造成了擾動,導(dǎo)致孔隙比、密實度變化,原有孔隙及裂隙發(fā)生了變化甚,滲流通道被堵塞。而且現(xiàn)場試驗空間尺度更大,更能體現(xiàn)原狀土的結(jié)構(gòu)特征,代表性更強。

        2.4 黃土特性對滲透性的影響

        根據(jù)試驗結(jié)果,發(fā)現(xiàn)黃土特性對滲透性有很大的影響,其影響主要有:

        2.4.1 黃土結(jié)構(gòu)的影響

        滲透主要發(fā)生在土的孔隙中,濕陷性黃土浸水后,在固結(jié)壓力及土水共同作用下,其原狀大孔隙結(jié)構(gòu)迅速破壞而發(fā)生濕陷,土中孔隙的大小與數(shù)量等均發(fā)生變化,土顆粒重新排列而形成新的密實結(jié)構(gòu),孔隙的連通性變差,土體變得致密,從而使得土體的滲透性降低。

        2.4.2 黃土構(gòu)造的影響

        黃土節(jié)理在黃土層中發(fā)育極為普遍,特別是垂直節(jié)理更為普遍,構(gòu)成黃土的主要特征之一。這些節(jié)理是黃土區(qū)地下水運移的主要通道,也是滲流的優(yōu)勢通道,由于這些節(jié)理的存在,將導(dǎo)致滲透性能激增。

        2.4.3 黃土成分的影響

        濕陷性黃土中土顆粒由膠結(jié)物粘著在一起,膠結(jié)物附著于土顆粒表面或存在于土顆粒之間,而膠結(jié)物的主要成分為粘土礦物和鹽分,隨著水的入滲造成膠結(jié)物中的中溶鹽(如二水硫酸鈣)、易溶鹽(如碳酸鹽、重碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物等)以及可溶性膠結(jié)物的溶解,在固結(jié)壓力和土水共同作用下,導(dǎo)致土骨架潰散,土體結(jié)構(gòu)破壞,顆粒排列變密實,孔隙連通性降低,滲透性能變差。

        綜上可見,土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造以及土體成分是影響黃土滲透性的重要因素,三者之間的共同作用使得濕陷后土體結(jié)構(gòu)遭到破壞,顆粒排列變得密實,孔隙連通性降低,從而滲透性能變差。此外,由于黃土形成原因?qū)е铝似涿黠@的各向異性,豎直向滲透系數(shù)往往大于水平向滲透系數(shù),隨著濕陷的發(fā)生,其差異逐漸減小。

        3 結(jié)語

        (1)黃土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造以及土體成分是影響黃土滲透性的重要因素,黃土濕陷后,滲透系數(shù)明顯變小。

        (2)土體的干密度和孔隙比對土體的滲透系數(shù)影響較大,相關(guān)性較高,隨著干密度的增大及孔隙比的減小,滲透系數(shù)減小。

        (3)土體的初始飽和度和初始含水率對土體的滲透系數(shù)也有一定影響,但相關(guān)性較低,隨著初始飽和度的增大,滲透系數(shù)減小,初始含水率達到土體塑限時,滲透系數(shù)最小。

        (4)室內(nèi)試驗測得的滲透系數(shù)為飽和滲透系數(shù),雙環(huán)法現(xiàn)場試驗測得的滲透系數(shù)為非飽和滲透系數(shù),室內(nèi)試驗測得的滲透系數(shù)偏小,雙環(huán)法現(xiàn)場試驗更貼近工程實際。在實際工程中,滲透系數(shù)建議通過現(xiàn)場滲透試驗獲取。

        猜你喜歡
        雙環(huán)滲透性陷性
        濕陷性場地高層建筑地基方案分析
        濕陷性黃土地基處理方案優(yōu)選的研究
        不同固化劑摻量對濕陷性黃土強度和滲透性的影響
        公路路基濕陷性黃土及處理對策
        視唱練耳課程與作曲技術(shù)理論的交叉滲透性探究
        樂府新聲(2021年4期)2022-01-15 05:50:08
        濕陷性黃土地區(qū)給排水管道防沉陷設(shè)計探討
        甘肅科技(2020年21期)2020-04-13 00:34:00
        阿奇山1號巖體現(xiàn)場水文地質(zhì)試驗及滲透性評價
        紡織基小口徑人工血管材料的體外水滲透性研究
        “單環(huán)學(xué)習(xí)”與“雙環(huán)學(xué)習(xí)”
        電流雙環(huán)控制的LCL單相并網(wǎng)逆變器逆變研究
        最新亚洲精品国偷自产在线 | 亚洲国产成人手机在线电影| 91久久精品一区二区喷水喷白浆| 手机在线播放av网址| 日韩一二三四精品免费| 亚洲熟女一区二区三区不卡| 亚洲中文字幕舔尻av网站| 国产精成人品日日拍夜夜免费| 亚洲伊人久久大香线蕉综合图片| 亚洲av综合色区久久精品天堂| 日本在线一区二区三区视频观看| 精品伊人久久大香线蕉综合| 中国老熟妇自拍hd发布| 亚洲毛片αv无线播放一区| 美女被插到高潮嗷嗷叫| 亚洲av日韩精品一区二区| 久久不见久久见www日本网| 国内精品久久久久久中文字幕| 一本一本久久a久久精品综合| 日本少妇爽的大叫高潮了| 亚洲中文字幕久久精品色老板| 夜夜添夜夜添夜夜摸夜夜摸 | 日韩女优视频网站一区二区三区| 国产午夜精品av一区二区麻豆 | 精品亚洲一区二区三区四区五| 欧美老妇交乱视频在线观看| 亚洲色欲久久久久综合网| a欧美一级爱看视频| av在线入口一区二区| 亚洲av久久久噜噜噜噜| 国产剧情麻豆女教师在线观看 | 成人国产精品一区二区网站| 一区二区三区人妻在线| 亚洲色一区二区三区四区| 精品免费久久久久久久| 国产又色又爽无遮挡免费| 9丨精品国产高清自在线看| 精彩亚洲一区二区三区| 成人毛片无码一区二区三区| 亚洲日韩精品欧美一区二区三区不卡| 国产精品女同二区五区九区 |