黃土節(jié)理滲流特性的試驗(yàn)研究及節(jié)理黃土水分場(chǎng)數(shù)值分析.pdf

1、黃土中有節(jié)理的存在已經(jīng)為大家所認(rèn)識(shí)，尤其是陜北地區(qū)典型的原生垂直節(jié)理。黃土中垂直節(jié)理是影響其整體性和工程性質(zhì)的重要因素。水對(duì)黃土有著重要的影響，黃土的典型特征就是其遇水濕陷的性質(zhì)。黃土遇水不但會(huì)產(chǎn)生變形(濕陷)還會(huì)對(duì)其工程性質(zhì)有巨大的影響。工程上研究黃土節(jié)理對(duì)黃土地區(qū)場(chǎng)地水分入滲的影響就顯得極其重要了。認(rèn)清黃土節(jié)理的導(dǎo)水性質(zhì)是黃土地區(qū)工程建設(shè)、災(zāi)害防治和研究黃土特性及其相關(guān)問(wèn)題的一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)工作。
　　 本論文做了一些關(guān)于黃土

2、節(jié)理滲透系數(shù)的室內(nèi)試驗(yàn)研究及不同條件下節(jié)理對(duì)黃土場(chǎng)地水分入滲的影響的數(shù)值分析這兩方面的研究工作。
　　 通過(guò)節(jié)理土體的室內(nèi)變水頭試驗(yàn)研究了節(jié)理滲透系數(shù)的變化規(guī)律。在變水頭試驗(yàn)中，水頭的大小會(huì)影響到節(jié)理的滲透系數(shù)，其與水頭的關(guān)系可以用直線(xiàn)表示。
　　 而這條直線(xiàn)的斜率并不大，說(shuō)明水頭對(duì)滲透系數(shù)的影響有限，在一定范圍內(nèi)節(jié)理滲流可以用達(dá)西定律表述。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，節(jié)理的滲透系數(shù)會(huì)隨著滲流時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸減小，其初始值量級(jí)在10

3、-4 cm/s左右。而節(jié)理的滲透系數(shù)會(huì)減小到某一定值或是與土體相同，值得進(jìn)一步研究。此外，考慮節(jié)理一土體二維滲流耦合的影響，還通過(guò)試驗(yàn)研究了節(jié)理土體初始含水量和干密度對(duì)滲流的影響。土體初始含水量不同將影響到節(jié)理土體滲流的過(guò)程。高土體初始含水量條件下節(jié)理的滲透系數(shù)的變化趨勢(shì)較平緩；但在試驗(yàn)條件下土體初始含水量和干密度對(duì)節(jié)理滲透系數(shù)的量級(jí)影響均不大，說(shuō)明試驗(yàn)條件下可以將節(jié)理滲流簡(jiǎn)化成沿節(jié)理方向的一維流問(wèn)題。
　　 基于以上對(duì)節(jié)理滲流

4、特性的研究，考慮節(jié)理的影響，本文做了一些黃土滲流場(chǎng)的數(shù)值分析工作。建立了節(jié)理土體的二維滲流模型。應(yīng)用經(jīng)典的Galcrkin解二維土體非飽和滲流問(wèn)題的控制方程(Richard方程)的方法，通過(guò)自編的Fotran有限元程序計(jì)算得出了不同節(jié)理?xiàng)l件下對(duì)土體滲流的影響，主要包括了在節(jié)理單元處有無(wú)節(jié)理的影響、節(jié)理單元的寬度不同的影響和節(jié)理滲透系數(shù)不同的影響等。
　　 分析結(jié)果說(shuō)明了本文所述的節(jié)理土體的建模是可行的。最后分析了不同土體含水量條