凍融循環對黃土滲透系數各向異性影響的試驗研究

作者：趙茜,蘇立君,劉華,楊金熹

摘要：為了反映凍融循環作用對原狀黃土滲透各向異性及原狀、重塑黃土滲透差異的影響,以西安Q3黃土為研究對象,通過三軸固結滲透試驗對比分析了凍融前后水平、豎直向原狀黃土及重塑黃土的滲透系數隨初始含水率、圍壓、凍融循環次數變化的規律。結果表明:未凍融時各級圍壓下豎直向原狀黃土的滲透系數為2×10^-6~18×10^-6cm·s^-1,水平向原狀黃土和重塑黃土的滲透系數為0~4×10^-6cm·s^-1;經歷凍融循環后,水平、豎直向原狀黃土及重塑黃土的滲透系數與初始含水率的關系曲線分別呈現逐漸上升、拋物線形式與變化平緩的不同特征,而三者的滲透系數均隨凍融循環次數的增加呈現數量級增大的趨勢;原狀黃土的豎直-水平滲透系數比(kv/kh)由凍融前的4.38逐漸減小到0.90,可見凍融循環作用在顯著提高黃土滲透性能的同時,可以強烈弱化其各向異性特征。通過建立圍壓、滲透系數與土體孔隙率的相關關系可知,原狀、重塑黃土的孔隙率與圍壓存在極強的負線性相關性,滲透系數隨圍壓的增大呈典型指數衰減特征,滲透系數與孔隙率具有相似的變化趨勢,因此凍融循環過程中土體孔隙率的改變是導致其滲透性質變化的主要原因。

發文機構：西安建筑科技大學土木工程學院 中國科學院水利部成都山地災害與環境研究所 中國科學院青藏高原地球科學卓越創新中心 中國科學院大學 陜西省巖土與地下空間工程重點實驗室

關鍵詞：原狀黃土重塑黃土凍融循環滲透系數各向異性孔隙率undisturbed loessremolded loessfreezing-thawing cyclespermeability coefficientanisotropyporosity

分類號： TU445[建筑科學—巖土工程]