土体充气阻渗机理分析.pdf

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1、刘长殿等：土体充气阻渗机理分析土体充气阻渗机理分析刘长殿，康剑伟(浙江大学海洋科学与工程学系，杭州310058)【摘要】向土体中充气可以有效的阻止水流人渗过程。从力学角度出发，对充气时气体在土体中的赋存形态进行分析，结合能量理论和达西定律讨论了不同形态下的气体阻渗机理。进行定水头充气入渗试验，试验发现：在充气量为5lMmin时，细砂入渗能力约为自然人渗的1／2，结束充气再次入渗稳定以后细砂入渗能力较自然入渗减小约15％；在细砂人渗过程中，不同形态气体共同作用导致土体入渗能力的降低，要维持充气有效的阻渗效果，除去控制好充气压与充气量以外还

2、要保证足够的气体补充。【关键词】充气；闭合气泡；气压势；累计入渗量【中图分类号】TU463【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2013)o5—0o97—04MECHANISMANALYSISoNSEEPAGEBARRIEREFFECToFINFLATABLEDSoⅡLIUChang—dian，KANGJian—wei(DepartmentofOceanScienceandEngi．，ZhejiangUniv．，Hangzhou310058，China)Abstract：Inflatablecanpreventseepagee

3、ffectively．Fromtheperspectiveofmechanics，wemakeflthroughanalysisonairforminsoil，combinetheenergytheoryandDarcy’Slaw，discussthemechanismofairindiferentformonseepagebarriereffect．carryonseepageexperimentinconditionofstablewaterhead．Thetestindicates：thefinesadInfiltrationca

4、pacityisabout1／2ofnaturalinfiltrationwhenthechargeis5L／min；afterinflate，infiltrationcapacitycomebacktonearly85％comparedtonaturalinfil—tration；intheseepageoffinesad，itisthecombinedactionofdiferentformairmakethereduceofIn-fil~afioncapacity，foragoodeffectofseepagebarrier，ke

5、epenoughchargeisnecessary．Keywords：inflatable；closedairbubbles；pressure；cumulativeinfiltrationvolume非饱和土入渗是一涉及两相流的过程，入渗过程充气人渗过程中，充气压、充气量和土壤类型的中气体对人渗水流有明显阻滞作用。张华、吴争不同会影响气体在土壤中的存在状态与运动形式，不光等分析了非饱和土体中闭合气泡产生的原因及同形态的气体对入渗产生的阻滞作用有很大的不同，其对渗透系数的影响，发现非饱和土入渗是水膜加厚因此分析人渗过程中气体形态对合理分析

6、充气阻渗和跳跃的过程，闭合气泡改变水流渗流路径有效的降机理至关重要。低了非饱和土的渗透系数；ToumaJ等从毛细力的任何自然现象都遵循一定的力学规律，入渗过程角度分析了主动充气对土体渗透能力的影响，证明湿中气体和水流存在相互作用。假定人渗进行到深度Z润锋前气压可以增大渗流阻力；李援农、费良军等时湿润锋截面最大、小孔隙孑L径分别为尺，充气通过一维土柱模型试验发现自然入渗过程中湿润锋气压为P，充气量为Q。前气体压力h一2．1hw，气压造成的减渗量为16％；梁取管径为R微管水气界面附近水体为研究对象爱民”研究了自然过程气体逸出对土体结构的影响

7、，进行受力分析，受力分析图如图l所示，则界面处水体发现气体被压缩时可能将士体整体托起。以上研究所受合力F(取向下为正方向)为：F=仃R2yh+27rRTcosa—PzrR2一大都是被动的研究非饱和土体中原有气体的阻渗作~Fc(1)用，静态的分析气体对入渗水流的影响。本文从理论式中，h为界面水头高度；T为水气界面表面张力；上分析了主动充气条件下气体阻渗原理，并结合试验为气水界面与孔壁夹角；P为气相压力，随着充气及对细砂人渗过程中充气阻渗效果进行探索研究。入渗进行不断变化；为考虑水流与管壁作用而产生1充气过程土壤中气体形态分析的渗流阻力。[

8、基金项目]“十J二五”国家科技支撑计划(1220BAK10B06)；浙江省留学回国启动基金(J20120096)98低温建筑技术2013年第5期(总第179期)围在土体中形成闭合气泡。2充气阻渗机理分析2．