浅谈封闭气泡对近饱和土体渗透性影响的试验研究

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1、三峡大学硕士学位论文封闭气泡对近饱和土体渗透性影响的试验研究姓名：吴争光申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：张华20100501三峡大学硕士学位论文内容摘要入渗是水分进入土体的过程，入渗问题是土力学研究的一个重要分支。水分在进入土体的过程中，大部分空气极有可能被封闭在土体孔隙中形成封闭气泡，阻碍水相的流动，使土体的渗透性能降低，从而对土体的入渗能力产生不可忽视的影响。因此，研究在积水入渗过程中土体孔隙内的封闭气泡含量及其影响因素，分析封闭气泡对土体渗透性能的影响，有利于更全面的分析土体的入渗能力，对于研究水文学、农田水力

2、学和水质环境学等学科具有重要的指导意义。本文结合室内一维积水入渗试验，主要开展了以下几个方面的工作：1、制作了室内一维积水试验模型，由一维积水入渗试验湿润锋的推进过程曲线观察到，由于封闭气泡的影响表层土体中存在明显的台阶状含水量分布现象，并进一步分析了土体内封闭气泡产生的原因。2、分析了积水入渗时土柱内封闭气泡的体积与土柱干密度、初始含水量和土类性质的关系，并初步探讨了三种影响因素对封闭气泡体积的影响机理。3、基于室内一维积水入渗试验数据，分析了土柱干密度、初始含水量和土类性质对土体入渗率的影响，拟合出入渗稳定后的渗透系数与初

3、始体积含水量的经验公式，以及入渗稳定后的渗透系数与气相饱和度的经验公式，并进一步分析了封闭气泡对渗透系数影响的原因及减渗机理。4、采用压力膜仪，测量与各组一维积水入渗土体参数相同的试样的土水特征曲线，并采用Fredlund&Xing模型对实测土水特征曲线进行拟合，用于一维积水入渗的数值模拟分析。5、采用SEEP/W二维渗流分析软件对一维积水入渗进行数值模拟分析，结果表明：利用试验获取的土水特征曲线和饱和渗透系数，SEEP/W的计算结果与实测的一维积水入渗湿润锋的推进过程相差较大。分析了模拟结果出现偏差的原因为，SEEP/W的渗

4、流分析理论没有考虑封闭气泡即气相对土体孔隙水压力的影响,在使用达西定律时也没有考虑封闭气泡对渗透系数的影响。因此，在数值模拟一维积水入渗时需要考虑封闭气泡对水相流动的影响。关键词：一维积水入渗；封闭气泡；近饱和土体；渗透系数；试验研究II三峡大学硕士学位论文ABSTRACTTheprogressofwaterenteringintosoiliscalledinfiltration,itisanimportantproblemofsoilmechanics.Intheprogressofinfiltration,apartoft

5、hevolumeofsoilairiseasilysurroundedbywaterflowandclosedinsoilporestoformentrappedair.Thusthewaterflowisencumberedandthepermeabilityisdecreased,whichresultsingreatinfluenceoninfiltration.Therefore,thestudyonthecontentofentrappedairanditsinfluencingfactorsaswellasitsi

6、nfluenceonsoilpermeabilityishelpfultoanalysissoilinfiltrationcapacitymorecomprehensively.Thesepressesimportantguidingsignificancetothestudyofhydrology,farmlandwaterconservancyandwaterenvironmentology.Basedonone-dimensionalpondedwaterinfiltrationinthelaboratory,sever

7、alworksbelowiscompleted:1.Thetestmodelofone-dimensionalpondedwaterinfiltrationisdesigned,andthecurvesofwettingfrontshowthatthestep-likewatercontentdistributionexistatsurfacesoilbecauseoftheentrappedairinsoil.Further,theformationmechanismofentrappedairinsoilporesisan

8、alyzed.2.Theeffectsofdrydensity,initialwatercontentandsoiltypeonthevolumeofentrappedairareproposed,andtheinfluencingmechanismofthethreefac