树坪滑坡非饱和土的土-水特征曲线试验研究

滑坡失稳是三峡库区重要的地质灾害,滑坡岩土体性质是决定滑坡是否失稳的一个重要的内在因素,而岩土体的土-水特征曲线是反映岩土体性质的一个重要指标,所以对其进行研究具有十分重要的意义。以三峡库区典型滑坡树坪滑坡为研究对象,通过采集滑坡体同一剖面不同位置和同一位置不同干密度的土样进行非饱和土的土-水力学特征试验,研究了土样位置和干密度对非饱和土的土-水特征曲线的影响。结果表明:不同位置的土样由于孔隙率和粒径级配等的不同而使其土-水特征曲线呈现形状各异;土样的干密度越大,进气值越大;在施加相同压力的情况下,土样的干密度越大,饱和度越大,即土样的干密度越大,饱和度的变化越缓慢;在一定的范围内,土样残余体积含水量随着土样干密度的增加而逐渐增大。     

降雨入渗下残坡积土边坡的稳定性模拟研究

针对杭兰高速公路受降雨影响显著的非饱和残坡积土边坡,考虑降雨入渗的影响,通过对非饱和土水力特征参数的试验研究,用精度较高的Van Genuchten公式拟合土-水特征曲线,得出了非饱和渗透函数的特征参数;在此基础上,将饱和-非饱和非稳定渗流分析与有限元强度折减法相结合,进行了降雨入渗渗流场与应力场的耦合分析,模拟雨水入渗引起的暂态渗流场,并将计算所得到的暂态孔隙水压力用于考虑基质吸力影响的边坡稳定系数的计算;最后根据研究区的降雨气象资料,探讨了降雨强度、降雨持时对残坡积土边坡渗流场分布、发展和稳定性的影响。该研究可为滑坡地质灾害的预防提供依据。     

非饱和马兰黄土土-水特征曲线研究

本文通过对西气东输管线子长县—永平镇段原状马兰黄土的基本物理力学性质进行试验,分析了非饱和马兰黄土土样的基本性质,并利用2Bar体积压力板仪对该土样的基质吸力和体积含水量进行了研究,得出其土-水特征曲线,同时分别采用Gardner、Fredlund和Xing以及Van Genuchten土-水特征曲线方程对试验数据进行...     

压实膨润土非饱和渗透系数的一种预测分析方法

用新疆柯尔碱膨润土制备不同干密度土样进行土水特征曲线实验和渗透实验,得到不同干密度土样的土水特征曲线,通过van Genuchten模型预测出相应的非饱和渗透系数,进而得到不同干密度土样非饱和渗透系数与含水率的关系。结果显示:非饱和渗透系数随着含水率的减小非线性的减小,随干密度的增大而减小。当含水率较高时,非饱和渗透系数随含水率的变化比较小;当含水率较小时,渗透系数随含水率的变化比较大。而干密度对渗透系数的影响伴随整个实验过程,当干密度较小时,随着干密度的增大,渗透系数受干密度影响较大。当干密度较大时,此时干密度的进一步增大对渗透系数的影响不大。     

压实膨润土的土水特性试验研究

回填材料是高放废物地质处置库多重屏障系统的重要组成部分,以蒙脱石为主要成分的膨润土是较理想的回填材料,研究膨润土的非饱和渗透特性,对于回填材料选材和处置库安全性评价具有重要意义。文章通过室内试验开展柯尔碱膨润土的土水特性研究,用压力膜仪实测不同干密度柯尔碱膨润土的土水特征曲线,根据柔性壁渗透仪测得的饱和导水率数据,采用Van Genuchten(1980)预测模型分别计算得到每种干密度膨润土在不同含水量及基质吸力条件下的非饱和导水率,建立了非饱和导水率与含水量、基质吸力的相关关系,对比分析干密度对曲线的影响。结果表明,干密度对柯尔碱膨润土的土水特征曲线有着明显的影响,在初始含水量相同的情况下,干密度较大的膨润土脱水速率比干密度较小的膨润土脱水速率慢,表现出较高的持水性能。柯尔碱膨润土的非饱和导水率随含水量减小和基质吸力增大皆呈非线性降低,干密度越小,非饱和导水率越大。     

小降雨入渗的非饱和土边坡稳定性计算方法研究

降雨易导致非饱和土边坡稳定性降低甚至失稳破坏,研究降雨作用下非饱和土边坡稳定性具有一定意义。在考虑降雨强度较小且持续时间较长的情况下,将Richards非饱和土渗流方程应用到斜坡降雨入渗分析中,通过坐标变换、吸力水头分布假设,并结合土-水特征曲线,推导出降雨入渗条件下斜坡基质吸力分布解析解;在此基础上,将斜坡降雨解析函数引入到传统Sarma法中,进而对滑坡土条进行受力分析,得出当地下水位高于潜在滑面、地下水位与潜在滑面重合和地下水位在潜在滑面之下时,斜坡稳定性系数的求解公式;最后利用推导出的公式对实际问题进行求解与验证。结果表明:当降雨强度为0时,基质吸力最大,斜坡稳定性最大;随着降雨强度的增大,斜坡稳定性逐渐降低;当降雨强度等于饱和渗透系数时,斜坡稳定性最小,且稳定性比不考虑降雨时减小了12.8%;工程实例应用显示该方法对于计算持续小降雨状况下的斜坡稳定性是可行的。     

体积压力板仪试验操作误差分析

体积压力板仪不仅可用于测试非饱和土的脱湿曲线,还能测试其浸湿曲线,对研究土壤与水分之间的物理关系具有重要意义.本文对2bar体积压力板仪的试验操作原理和步骤进行了详细说明,重点对试验操作中可能产生的误差和各种影响因素进行了分析,并以武汉市汉阳黏土土-水特征曲线试验为例,分析了导致试验误差产生的各种影响因素,以为采用体积...     

Na_2CO_3对回填材料膨润土的改型效果分析

以新疆柯尔碱膨润土为原料,加入不同比例的Na2CO3改型剂,研究改型剂添加对膨润土胶质价、膨胀容和pH值的影响。另外,考虑到压实膨润土的非饱和渗透特性对于评价缓冲回填材料性能具有重要意义,故采用压力膜仪测量压实Na2CO3改型膨润土和原土的土水特征曲线,分析研究二者基质吸力随体积含水率变化的相关关系。实验结果显示,添加Na2CO3改型剂可以增大膨润土的胶质价、膨胀容和pH值,成功地将膨润土中的钙蒙脱石转化为钠蒙脱石,其对柯尔碱膨润土pH值的作用效果满足地质处置库对缓冲回填材料的要求;改型后膨润土的持水能力明显大于原土。     

浙西梅雨影响区滑坡特征和分布模型

我国东南地区滑坡规模与频率分布的关系研究较缺乏,而滑坡规模-频率分析是滑坡危险性评价的重要内容。选取浙西梅雨影响区淳安县作为研究区,基于区内388处滑坡编录数据,开展了以面积和体积为滑坡规模参数的滑坡规模特征分析,并利用幂律分布模型分析了滑坡规模与发生频率之间的关系。结果表明:与我国西部地区相比,研究区滑坡的规模要小一到两个数量级,体积小于10×10~4 m~3的小型土质滑坡和岩质滑坡分别占99%和90%,其中又均以体积小于1×10~4 m~3的滑坡分布最为集中,分别占岩质滑坡和土质滑坡的87%和68%;与全球其他地区类似,研究区滑坡面积与体积符合幂律关系;基于幂律分布函数和三参数反伽马函数的滑坡规模-频率关系分析显示,研究区滑坡规模-频率分布曲线与全球其他地区的类似,具有典型的"偏转"现象,即中大规模的滑坡规模-频率分布曲线遵从幂律关系,而小规模的滑坡规模-频率分布曲线出现了"偏转"现象;通过对滑坡规模-频率分布曲线出现"偏转"现象的原因进行分析,认为这在一定程度上反映了研究区滑坡编录数据的完整性。该研究结果可为研究区甚至我国东南地区滑坡危险性评价提供依据。     

巴东三中滑坡碎石土抗剪强度特征研究

碎石土是介于土体和岩体之间的一种特殊地质体,引起了国内外众多研究者的重视。结合细粒土室内直剪试验,并在大剪试验下研究了不同粗粒含量(20%、50%、80%)、不同含水率(15%、18%、20%)的碎石土抗剪强度参数的特性。试验结果表明:碎石土抗剪强度参数与碎石土中含水率和粗粒含量有关。含水率对细粒土和碎石土内聚力的影响规律是不同的,碎石土内摩擦角随含水率的增加发生了不同程度的降低;随土体密度的增大,碎石土内聚力升高,随粗粒含量的增加,碎石土内聚力会降低;碎石土内摩擦角随粗粒含量增加先降低后逐渐升高;碎石土τ-σ关系曲线中,随粗粒含量的增加,碎石土剪切强度升高;利用线性逼近的方式近似得到碎石土抗剪强度实用计算公式,通过对比计算值和试验值可知,实用公式计算值在一定程度上能够反映该土样的抗剪强度特征。     

基于环剪试验的四方碑滑坡滑带土残余强度空间差异性和稳定性分析

水库滑坡因受库水位变化的影响,不同空间位置滑带土的含水率不同,滑带土残余强度也存在空间差异性,使用统一的滑带土残余强度难以准确计算滑坡的稳定性系数。以四方碑滑坡滑带土为研究对象,通过环剪试验分析了不同含水率和不同法向应力作用下滑带土的残余强度特性,结合滑坡渗流模拟结果对滑带土残余强度的空间差异性进行了分区,并计算了在175 m和145 m库水位条件下滑坡的稳定性。结果表明:不同含水率的滑带土试样,其残余强度与法向应力都呈现较好的线性关系,符合Mohr-Coulomb准则;随着滑带土含水率的增加,其残余黏聚力和残余内摩擦角都减小,且滑带土的残余内摩擦角与含水率之间呈现良好的负指数关系;基于滑带土分区的滑坡稳定性计算结果与通过野外调查得到的滑坡稳定性现状相符,说明本文方法具有可靠性。     

非饱和红壤土降雨入渗室内模拟试验

以江西省域范围内典型红壤土为研究对象,利用自行研制开发的降雨模拟试验设备与渗透试验装置,设计了大雨工况下土体初始含水率、干密度、降雨累积时间及降雨后土体静置时间等对其渗透性影响的室内试验。试验结果显示,土体渗透性随初始含水率的升高逐渐降低,给出的宏观渗透系数公式定量化描述了不同初始含水率的可渗透性强弱程度;在初始含水率相对固定的情况下,土体渗透性随干密度的增大逐渐减小,且干密度增大到一定程度后其渗透性锐减,各水平之间的差异性不再明显;累积降雨时间会显著影响深部土体的渗透性,降雨历时越长,深部土体的含水率越高;雨水的在降雨过程停止后继续沿土体纵深入渗,致使表层含水率降低,深部含水率提高,含水率特征曲线趋向竖直。     

非饱和带柴油入渗实验研究及HSSM模拟

通过土柱模拟实验研究了柴油在不同含水率、不同粒径砂土中的入渗及残留特征,并采用HSSM(Hydrocarbon Spill Screening Model)模拟了柴油在含水率为6%中砂介质中的入渗过程.结果表明:随着介质含水率增加,柴油在介质中湿润锋推进速度先增大后减小,最快速度对应含水率处于相应介质最大残余含水率40%~50%范围内,残余柴油量随介质含水率增大而减小.在细砂、中砂和粗砂3种介质,柴油入渗平均湿润锋推进速度分别为0.42,0.52,0.73cm/min;平均残余柴油量分别为98.10,68.70,48.79mL. 湿润锋推进速度及残余柴油量均与介质粒径呈负相关.HSSM拟合柴油在含水率为6%中砂介质中的湿润锋推进速度为0.5832cm/min,与实验值0.5689cm/min相比,相对误差为2.51%.HSSM能较好的模拟柴油在非饱和带入渗过程,对于土壤及地下水污染预报具有重要意义.     

土壤水分对土壤中硝态氮水平运移的影响

对硝态氮示踪的风沙土和黄潮土中水分及其扩散率进行了研究.结果表明,硝态氮水平运移速率受土壤含水量的影响较大,并随土壤含水量增加而增加.硝态氮水平运移速率随土壤水分扩散率的变化呈指数曲线变化趋势.硝态氮水平运移浓度随土壤含水量的增加而减少,并呈幂函数曲线变化,硝态氮水平运移浓度与含水量的相关系数达到极显著水平.硝态氮水平运移浓度还受到土壤水分扩散率的影响,随土壤水扩散率的升高而下降,并在湿润锋(土壤干湿交界)面上达到最大值.     

喀斯特土壤水分变化研究

土壤含水率的高低与生态变化的关系密切,尤其是在岩溶地区。土壤含水率对生态的影响主要表现在两个方面,其一是含水率的高低可以间接影响岩溶地区的水土流失,对生态的保护有很重要作用;其次是对岩溶地区生态的恢复有重要意义。本文从土壤含水率的实测着手,探索了土壤含水率与植被类型、土壤厚度等方面的关系, 揭示了喀斯特土壤含水率的发育特征与时段变化规律,从而对岩溶地区的生态环境保护提出了建设性意见。     

土壤包气带含水率对氯代烃垂向迁移影响的模拟研究

氯代烃类挥发性有机物在土壤包气带中的垂向迁移是该类污染物呼吸暴露风险的重要途径.为探究氯代烃在土壤包气带中的垂向迁移规律,通过室内土柱模拟试验,研究土壤包气带含水率对不同氯代烃〔TCE(三氯乙烯)、PCE(四氯乙烯)〕气相扩散速率的影响,并通过线性拟合筛选出更准确的气相有效扩散系数预测模型.结果表明,土壤含水率与氯代烃气相有效扩散系数呈显著负相关〔R=-0.89,P < 0.01,n=7(TCE);R=-0.86,P < 0.01,n=7(PCE)〕.随着土壤含水率由0.5%增至40.0%,TCE气相有效扩散系数(D_T)由0.035 9 cm2/s降至0.002 5 cm2/s,平衡时间由13 h增至91 h,平衡时气体浓度由4.22 g/m3降至0.31 g/m3;PCE气相有效扩散系数(D_P)由0.033 9 cm2/s降至0.001 1 cm2/s,平衡时间由15 h增至103 h,平衡时气体浓度由3.01 g/m3降至0.12 g/m3.与Penman模型、Marshall模型模拟值相比,Millington-Quirk模型模拟值与氯代烃气相有效扩散系数实测值的拟合程度更好(R>0.95,P < 0.01,n=7).研究显示,土壤包气带含水率的增加对氯代烃气相扩散有明显的抑制作用.      

自然失水条件下土壤的入渗特性研究

下凹绿地、雨水花园等生物滞留设施可参与雨水和地表径流的自然下渗与调节,是海绵城市建设的重要组成部分,雨水入渗对削减雨水外排具有重要作用。目前对土壤渗流的设计主要基于达西定律,但对非饱和土壤来说,达西定律并不广泛适用。对不同初始含水率土壤进行变水头渗透试验,得出其变水头渗透速度与时间的关系,并与达西定律计算结果进行对比,变水头渗透速度与时间的关系式可为海绵城市中土壤入渗的设计计算提供参考。     

湖泊防渗对湖底及周边土壤水分分布的影响

为研究湖泊防渗对土壤水分分布的影响,采用情景-后果分析法,通过建立水文地质概念模型以及一维和二维包气带水分运移模型,对防渗前后土壤水分分布以及地下水补给强度的变化进行了预测.以圆明园为例,在现场和室内试验的基础上,进行了研究.结果表明,在枯水期湖内无水时,防渗前后,湖底与周边土壤水分分布规律基本一致,湖泊防渗对湖底及周边土壤水分影响不大.在丰水期湖内水深1.0 m情况下,防渗前,潜水位很快上升至湖底,使地下水与湖水形成直接水力联系,湖水对湖底包气带水及潜水的平均补给强度为18.0 mm/d,湖水对植被根系分布区土壤水分分布的最大影响范围118 m;防渗后,湖底原包气带土层基本处于非饱和状态,上述平均补给强度减小为5.8 mm/d,最大影响范围缩小为14 m.因此,在丰水期湖内有水时,湖泊防渗能显著减少湖水渗漏,使湖泊周边大范围内的土壤水分显著减少.