含虫孔黄土的水力学特性

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1、分类号:X110710-2015129072硕士学位论文含虫孔黄土的水力学特性陈卫金导师姓名职称程东会教授申请学位类别硕士学科专业名称环境科学论文提交日期2018年4月25日论文答辩日期2018年月日学位授予单位长安大学HydraulicPropertiesforLoessDepositwithBurrowsAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ChenWeijinSupervisor：Prof.ChengDonghuiChang’anUniversity,Xi

2、’an,China本论文的研究得到中国地调局项目（12120113008500）、国家自然科学基金资助项目（41472220）的资助。摘要富含虫孔及其它大孔（空）隙是黄土沉积物的普遍特征，含虫孔黄土饱和与非饱和渗透系数是获得含虫孔黄土的水力学性质的重要参数，对开展黄土地区边坡稳定性的评价预测及地下水资源的评价有着重要的实际意义。本文选择我国西北地区典型的黄土通过室内试验、野外试验和理论计算等方法开展了含虫孔黄土饱和与非饱和渗透系数的研究。研究结果表明：（1）含虫孔黄土的水土特征曲线（SWCC）在高含水率段出现了较大

3、的比水容量。该特征正是大孔隙在SWCC上的表现形式。总体上，含虫孔黄土的SWCC仍然可以采用vanGenuchten数学模型来概化。当模型参数m、n为独立变量时，具有更高的拟合精度。另外，从试验样品的SWCC得到的含虫孔黄土的孔隙分布中可以看出，各种孔径的孔隙分布较为均匀，与SWCC的实测特征相符。（2）Mualem模型计算的非饱和渗透系数较vanGenuchten非饱和渗透系数模型与实际值更为符合。在饱和度为0.8-1的Kr(Se)曲线段上，同一饱和度时，虫孔越多，相对渗透系数的值越小，而团粒间孔隙的存在则使黄土

4、介质有更大的相对渗透系数值。（3）含虫孔黄土的垂向饱和渗透系数表现为双高斯分布，在表层（0-20cm）和次表层（20-40cm）表现尤为明显，而水平渗透系数受虫孔等大孔隙影响不大。此特征使含虫孔黄土表现出了强烈的各向异性，各向异性系可高达20。论文还对vanGenuchten数学模型的参数物理意义进行了研究，验证了α值与进气值的数学关系，提出了曲线拐点的数学表达式。另外论文还改进了悬挂水柱测定水土特征曲线的试验方法，使该方法可以承受的吸力达到7mH2O。关键词：黄土，虫孔，SWCC，渗透系数，各向异性，团粒间孔隙i

5、AbstractTheabundanceofburrowsandothermacropores(interstice)arecommoncharacteristicsofloessdeposite,thesaturatedandunsaturatedhydraulicconductivityisanimportantparametertoobtainthehydraulicpropertiesoftheloesswithburrows,andithasgreatpracticalsignificianceforth

6、eevaluationandpredictionofslopestabilityandtheevaluationofgroundwaterresourcesintheloessarea.Inthispaper,thesaturatedandunsaturatedhydraulicconductivityofloesswithburrowswerestudiedthroughmeansoflaboratorytest,fieldexperimentandtheoreticalcalculationsinthetypi

7、calloessareaofChina.Theresultsofthestudyareasfollows:(1)Thesoil-watercharacteristiccurves(SWCC)oftheloesswithburrowshasalargerspecificwatercapacityinthehighwatercontentsection,andthischaracteristicisexactlythemanifestationofmacroporesonSWCC.Ingeneral,theSWCCof

8、theloesswithburrowscanstillbegeneralizedbyusingthevanGenuchtenmathematicalmodel.Therehavehigherfittingaccuracywhenthemodelparametersmandnareindependentvariables.Inaddition,itcanbes