粘土-裂隙間水量交換試驗(yàn)研究.pdf

1、裂隙為污染物(或降雨)入滲和土體中水分的蒸發(fā)提供了重要的優(yōu)勢(shì)通道。裂隙與土體之間水量交換的定義為在滲透和蒸發(fā)條件下水在裂隙與土體之間的相互運(yùn)動(dòng),其包括滲透和蒸發(fā)兩種形式，滲透形式的水量交換是裂隙中優(yōu)勢(shì)流的重要形式，以水量交換率進(jìn)行數(shù)學(xué)描述。而目前的研究主要針對(duì)砂土中的圓柱形裂隙，對(duì)于粘土中平板裂隙與粘土間的水量交換率試驗(yàn)研究還處于空白。其主要的難點(diǎn)包括以下兩個(gè)方面：粘土中的裂隙寬度會(huì)隨著土體含水量的變化而開裂或者閉合；粘土中的裂隙寬度通

2、常較小。對(duì)于蒸發(fā)形式的水量交換試驗(yàn)研究，目前研究得到的主要結(jié)論是裂隙的存在能夠顯著增加土體的蒸發(fā)量，但對(duì)于裂隙如何具體影響土體蒸發(fā)的研究還比較少。其主要困難是影響土體蒸發(fā)的因素眾多，即包括自然因素又包括土體自身因素，因此很難建立一個(gè)準(zhǔn)確計(jì)算單獨(dú)由裂隙產(chǎn)生的蒸發(fā)量的數(shù)學(xué)模型。
　　本文針對(duì)粘土中裂隙的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一套試驗(yàn)裝置，通過含水量傳感器和張力計(jì)等測(cè)量系統(tǒng)，定量地計(jì)算了粘土-裂隙間的水量交換率，并得到了粘土-裂隙間的界面滲透系數(shù)。

3、同時(shí)研究了土體初始含水量和裂隙寬度對(duì)滲透形式試驗(yàn)水量交換率的影響。研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于具有不同初始含水量的土體，其水量交換率在滲透初期最大，隨著土體中基質(zhì)吸力的降低而降低，粘土-裂隙間的界面滲透系數(shù)比土體的飽和滲透系數(shù)大一個(gè)數(shù)量級(jí)。不同裂隙寬度的土體，其水量交換率也是在滲透初期最大，隨著土體中基質(zhì)吸力的降低而降低。粘土與裂隙間的界面滲透系數(shù)也比土體的飽和滲透系數(shù)大一個(gè)數(shù)量級(jí)。當(dāng)土體中裂隙寬度不同時(shí)，滲透初期不同裂隙寬度土體的水量交換率相差較大，

4、隨著滲透的進(jìn)行，這種差別逐漸變小，最后水量交換率趨于穩(wěn)定。
　　本文針對(duì)含裂隙土體蒸發(fā)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一套試驗(yàn)裝置，通過含水量傳感器和張力計(jì)測(cè)量系統(tǒng)，定量地研究了土體初始含水量和裂隙寬度對(duì)土體蒸發(fā)量和蒸發(fā)過程中裂隙周圍土體含水量變化的影響。研究發(fā)現(xiàn)對(duì)于不同裂隙寬度和不同初始含水量的土體，土體蒸發(fā)量在蒸發(fā)初期最大，隨著蒸發(fā)的進(jìn)行迅速降低，最后趨于穩(wěn)定。裂隙周圍土體的含水量在豎直方向隨著土體深度的增加而增加，在同一水平方向隨著距裂隙中心距