黃土的物理力學(xué)性質(zhì)

1、黃土的物理力學(xué)性質(zhì)§ 2-1 黃土的物理性質(zhì)試驗(yàn)用黃土采用甘肅蘭（州）海（石灣）高速公路工程現(xiàn)場擾動土，其物理性質(zhì)主 要由它的物理性質(zhì)指標(biāo)來體現(xiàn)，其物理性質(zhì)指標(biāo)主要有：孔隙率、天然含水量、容重和 液塑限等。由于黃土的生成與存在條件比較特殊，它的孔隙率比普通土的孔隙率要大。一般黃 土中存在肉眼易見的孔隙，這些孔隙多為鉛直圓孔，這類孔隙通稱為大孔隙。大孔隙比 例的多少在一定程度上決定了黃土濕陷性的大小，大孔隙多的黃土濕陷程度大；反之則 小。試驗(yàn)所用黃土的天然含水量很低，一般在 10%以下。含水量在剖面上的變化與黃土 層的厚度和埋藏深度沒有直接關(guān)系。黃土的容重、比重取決于黃土的礦物成分、結(jié)

2、構(gòu)和 含水量，而黃土的顆粒分散度、礦物成分、形狀和彈性在一定程度上決定了黃土的液塑 性。黃土的物理性質(zhì)隨成巖時(shí)代、成巖地區(qū)的不同而表現(xiàn)出一定的差異。為了得到該黃土的物理性質(zhì)，我們根據(jù)公路土工試驗(yàn)規(guī)程（JTJ 051-93 ）的要求，分別采用聯(lián)合液塑限儀、烘箱和重型擊實(shí)等方法進(jìn)行了有關(guān)指標(biāo)的測定，測定結(jié)果如表 2-1所示。黃土的物理性質(zhì)表2-1界限含水量壓實(shí)度比重 ,3、(g/cm )液限塑限塑性指數(shù)液性指數(shù)最佳含水量（為最大干容重（g/cm3）12.主要成分分析組成黃土的礦物約有60種，其中輕礦物（d）含量占粗礦物（d）總量的90%認(rèn) 上。黃土中粘土礦物（d）以不同的方式同水和孔隙中的水溶液相

3、互作用，顯示出不同 的親水性，故粘土礦物的成分和比例，在某種程度上體現(xiàn)了黃土的濕陷性。水溶鹽的種類和含量與黃土的濕化、收縮和透水性關(guān)系密切，直接影響著黃土的工程性質(zhì)。水溶鹽包括易溶鹽、中溶鹽和難溶鹽三種。易溶鹽（氧化物，硫酸鎂和碳酸鈉）極 易溶于水或與水發(fā)生作用。它的含量直接影響到黃土的濕陷性。中溶鹽（石膏為主）的存在狀態(tài)決定其與水的作用情況。以固體結(jié)晶形態(tài)存在時(shí)，溶解性小，但當(dāng)以次生結(jié)晶細(xì)粒分布于孔隙中時(shí)，易溶解，在這種情況下，會對黃土的 濕陷性有一定的影響。難溶鹽（碳酸鈣為主）在黃土中既起骨架作用，又起膠結(jié)作用，這取決于其賦存的 狀態(tài)。當(dāng)碳酸鈣遇到CO和HCO時(shí)溶解，溶解后的陰離子與顆粒表

4、面的陽離子發(fā)生交換。 當(dāng)碳酸鈣呈現(xiàn)固體結(jié)晶狀時(shí)，是土體骨架的一部分。當(dāng)它以薄膜狀分布或與粘土一起構(gòu) 成次生團(tuán)粒時(shí)，起膠結(jié)作用。一般來說，碳酸鈣的含量大時(shí)，土的強(qiáng)度高。黃土中的有機(jī)質(zhì)表面能大，持水性強(qiáng)，它以聚集于大孔孔壁或分散于粘粒中形態(tài)存 在，當(dāng)其呈分散分布時(shí)，構(gòu)成土的膠結(jié)成分，受水浸濕時(shí)，會吸收大量水分，而使土崩 解。二.顆粒組成一般黃土的顆粒組成有兩個特點(diǎn)，即小于顆粒占絕大多數(shù)，且以粉粒（）為主。用乙種比重計(jì)法對本文試驗(yàn)所用的土質(zhì)進(jìn)行顆粒分析，具顆粒分析結(jié)果見表2-2。黃土顆粒組成表2-2粒組(mn>各級顆粒（mm含量百分?jǐn)?shù)（）1 -一一一一<含量（%）三.壓實(shí)黃土的微觀結(jié)構(gòu)特

5、性原狀黃土是自然歷史的產(chǎn)物，它是在一定歷史時(shí)期內(nèi)經(jīng)過了各種復(fù)雜作用后形成的， 而壓實(shí)黃土是利用人為的方法，將原狀黃土經(jīng)過粉碎，過篩，加水重塑，擊實(shí)而成，因 此，擊實(shí)后的黃土改變了土的原始結(jié)構(gòu)，具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征。公路工程中的路基一般為壓實(shí)土，為了進(jìn)一步了解路基土體的結(jié)構(gòu)，下面我們就介 紹壓實(shí)黃土的微結(jié)構(gòu)特性。黃土的結(jié)構(gòu)性是指黃土的骨架顆粒成份、形態(tài)、排列方式、空隙特征、膠結(jié)物種類 以及膠結(jié)程度等對黃土的工程性質(zhì)的影響，組成原狀黃土顆粒的成份主要是單個的粉粒 和由粘膠微細(xì)碎屑膠結(jié)成的集粒，除此之外，還有少數(shù)片狀和棒狀顆粒.這些單個的顆粒 和集粒一般是顆粒間點(diǎn)接觸，但也有少數(shù)的面膠結(jié)接觸方式 .黃

6、土中的空隙包括根洞、蟲孔、裂隙之類的大空隙，骨架顆粒相互支架構(gòu)成的中空隙；以及粘粒間的空隙，和存在于土體內(nèi)起骨架作用的集粒內(nèi)的空隙構(gòu)成黃土中的微空隙。黃土中顆粒的膠結(jié)物一般為碳酸鈣，石膏為集粒內(nèi)部的膠結(jié)物。1骨架顆粒的接觸關(guān)系在掃描電鏡下觀察，黃土由結(jié)構(gòu)單元（ 單礦物、集合體和凝塊） 、膠結(jié)物（粘粒、有機(jī)質(zhì)和碳酸鈣）和空隙（大孔隙、架空孔隙、粒間孔隙和粒內(nèi)孔隙）三部分組成。從空間結(jié)構(gòu)體系的力學(xué)強(qiáng)度和穩(wěn)定性角度分析，構(gòu)成黃土結(jié)構(gòu)體系的支柱是骨架顆粒。骨架顆粒形態(tài)表征傳力性能和變形性能，其連接方式直接影響著黃土結(jié)構(gòu)體系的膠結(jié)強(qiáng)度。黃土的骨架顆粒主要是大于的碎屑顆粒。骨架顆粒的存在狀態(tài)及相互關(guān)系決定

7、著黃土的工程性質(zhì)，如：黃土的濕陷性和壓縮性。壓實(shí)黃土的骨架顆粒的接觸關(guān)系主要有三種，即鑲嵌接觸、支架接觸和分散分布。這三種接觸關(guān)系的分配比例隨黃土的壓實(shí)度和含水量的變化而變化。鑲嵌接觸是指骨架顆粒相互交叉，緊密堆積，呈犬牙交錯的鑲嵌狀，形成縫隙粒間的小孔隙，其接觸形式為點(diǎn)- 面、線 - 面和面 - 面，故接觸面積較大。支架接觸是指骨架顆粒松散堆積，往往形成粒間的大孔隙，其接觸形式為點(diǎn)-點(diǎn)、點(diǎn) -線和點(diǎn) -面，故接觸面積較小。分散分布是指礦物顆粒間基本上互不接觸，呈分散狀。2骨架顆粒的連接方式黃土中骨架顆粒的連結(jié)是控制土體強(qiáng)度和工程性質(zhì)的主要因素之一，它是通過粘粒物質(zhì)的膠結(jié)作用來實(shí)現(xiàn)的。在掃描鏡

8、下觀察，土體的骨架顆粒存在三種連結(jié)形式，即小橋連結(jié)、焊接連結(jié)和嵌埋狀連結(jié)。小橋連結(jié)是由顆粒較大的骨架間接觸形成的一種特殊小橋狀態(tài)，這種連結(jié)因含粘結(jié)相較少，故其間的化學(xué)鍵力和重力很微弱，它的強(qiáng)度主要來源于外部壓力所產(chǎn)生的有效應(yīng)力。焊接連結(jié)是因粘結(jié)相含量較多，在顆粒接觸處聚集著較多的膠結(jié)材料，對骨架顆粒起著焊接作用，這種連接強(qiáng)度一般較牢固。骨架顆粒被粘結(jié)相包圍，粒間連結(jié)完全靠粘結(jié)相，這形成了嵌埋狀連結(jié)，其連結(jié)強(qiáng)度由粘結(jié)相的連結(jié)強(qiáng)度決定，故這種連結(jié)強(qiáng)度最大。3黃土的孔隙黃土中的孔隙類型和分布情況是影響土體工程性質(zhì)的又一主要因素。原狀土的孔隙率一般比較大，經(jīng)過壓實(shí)后，土的孔隙所占比例會有所減小。根據(jù)孔

9、隙的大小、形狀及與骨架顆粒排列的方式，土中孔隙可分為大孔隙、架空孔隙、粒間孔隙和粒內(nèi)孔隙。架空孔隙是由一定數(shù)量的骨架顆粒松散堆積，相互支架構(gòu)成的孔隙，該孔隙較大，連通性好，易透水，故該類型的孔隙直接影響著土的濕陷、壓縮等性質(zhì)。粒間孔隙是指顆粒交錯排列所形成的縫隙，該孔隙較穩(wěn)定。大孔隙是由碳酸鈣膠結(jié)形成的空隙，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。從有關(guān)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，不管壓實(shí)度多大，孔隙總是存在，但在一定含水量條件下，壓 實(shí)度越大，孔隙所占體積比例有所減小。§ 2-2 黃土的主要力學(xué)特性一.原狀黃土的力學(xué)性質(zhì)原狀黃土的力學(xué)性質(zhì)主要包括壓縮性、濕陷性和抗剪強(qiáng)度。1 .壓縮性壓縮性是在外荷作用下，地基土產(chǎn)生的壓縮變形的

10、大小?，F(xiàn)在，一般應(yīng)用壓縮系數(shù)a、壓縮模量 E、壓縮指數(shù)Cc等作為壓縮性 質(zhì)指標(biāo)。a =(ei - e2)/(p 2- pi)(2-1)E= (1+e) / a(2-2)式中，6、pi荷載(Kpa);ei、e2分別為在荷載pi、p2作用下，壓縮穩(wěn)定后的孔隙比。2 .濕陷性黃土的濕陷變形具有突變性、非連續(xù)性和不可逆性。為了反映黃土濕陷程度的大小, 我國采用濕陷系數(shù)6 s來體現(xiàn)濕陷變形的特性。濕陷系數(shù)6 s是單位厚度土體在土自重壓力或自重壓力與附加壓力共同作用下受水 浸濕后所產(chǎn)生的濕陷量。hphphoepepi eo(2-3)式中，hp土樣在壓力p作用時(shí)下沉穩(wěn)定后的高度(cmj)ohp'一土

11、樣在壓力p作用穩(wěn)定后的土樣，在浸水作用下，下沉穩(wěn)定后的高度(cm) ohp 土樣原始圖度(cm)。ep土樣在壓力p作用時(shí)下沉穩(wěn)定后的孔隙比。ep' 一土樣在壓力p作用穩(wěn)定后的土樣，在浸水作用下，下沉穩(wěn)定后的孔 隙比。eo土樣原始空隙比。濕陷系數(shù)的大小反映了黃土對水的敏感程度。濕陷系數(shù)越大，表示土受水浸濕后的 濕陷量越大，因而對工程的危害性也越大。目前，常采用的試驗(yàn)方法有單線法和雙線法。3.抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度是指土體對于外荷載所產(chǎn)生的剪應(yīng)力的極限抵抗能力在工程中，一般應(yīng)用飽和土的強(qiáng)度理論公式，即庫侖理論。p 尸c+（rtg 巾（2-4）式中，r f一剪應(yīng)力（kpa）;一法向應(yīng)力（kpa

12、）;c一土的粘聚力（kpa）;山一土的內(nèi)摩擦角。土的抗剪強(qiáng)度是一個受諸多因素控制的指標(biāo)，迄今為止，庫侖理論仍然是描述其特性的最為合理的實(shí)用理論。壓實(shí)黃土路基填土，其飽和度多數(shù)在65%80%之間，實(shí)際上仍處于非飽和狀態(tài)，嚴(yán)格意義上應(yīng)采用非飽和土的強(qiáng)度理論。非飽和土的抗剪強(qiáng)度可用獨(dú)立的應(yīng)力狀態(tài)變量來表示。已經(jīng)證明應(yīng)力狀態(tài)變量（7-Uaa和（T- UW是實(shí)際應(yīng)用最有利的組合，也可用（一ua）和（Ua- UW兩個應(yīng)力變量來表示。其表達(dá)式分別如下：ff c （ f ua）f tan（ua uw）f tan b（ 2-5）ff c （ f uw）f tan （ua uw）f tan（ 2-6）式中，什一破

13、壞時(shí)土的抗剪強(qiáng)度；c ,一有效粘聚力，莫爾-庫侖破壞包線的延伸與剪應(yīng)力軸的截距；小,一與凈法向應(yīng)力狀態(tài)變量（一Ua） f有關(guān)的有效的內(nèi)摩擦角；小b一抗剪強(qiáng)度隨基質(zhì)吸力（Ua- UW f而增加的速率；廠一與基質(zhì)吸力和應(yīng)力狀態(tài)變量有關(guān)的摩擦角；（er - Ua） f 破壞時(shí)在破壞面上的凈法向應(yīng)力；（ Ua Uw） f 破壞時(shí)在破壞面上的基質(zhì)吸力；（cr f UW f 破壞時(shí)在破壞面上與孔隙水壓力有關(guān)的凈法向應(yīng)力；cr f 一破壞時(shí)在破壞面上的總應(yīng)力；Ua 破壞時(shí)在破壞面上的孔隙氣壓力；UW 破壞時(shí)在破壞面上的孔隙水壓力。二壓實(shí)度對黃土力學(xué)性質(zhì)的影響為了改善天然土的工程性質(zhì)，在工程中常采用壓實(shí)的方法

14、使土顆粒重新排列壓實(shí)變密， 以獲得新的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。在實(shí)際施工時(shí)，路基的壓實(shí)度有時(shí)達(dá)不到95%的規(guī)范要求。而對于壓實(shí)土，壓實(shí)度的大小對其力學(xué)性質(zhì)有很大的影響。按照公路土工試驗(yàn)規(guī)程要求，將土樣風(fēng)干、碾壓、過篩后，按最佳含水量（12%）將土擊實(shí)成壓實(shí)度75%， 80%， 85%， 90%， 95%的土樣，進(jìn)行土的固結(jié)、濕陷試驗(yàn)。1壓縮性由圖 2-1 可看出壓縮模量隨壓實(shí)度變化的規(guī)律，即壓實(shí)度增大，壓縮模量也增大，這是因?yàn)閴簩?shí)度越大，對土體施加的機(jī)械功就大，從而使土粒間的孔隙變小，可壓縮性減小。2濕陷性由試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理得圖2-2 。 由圖可知，濕陷系數(shù)隨壓實(shí)度的遞增而遞減。當(dāng)壓實(shí)度約82%時(shí)，濕陷系數(shù)為，

15、壓實(shí)度大于90%時(shí)，其濕陷系數(shù)變化很小，其值基本接近于0，即可認(rèn)為無濕陷性。黃土中存在四種孔隙，即架空孔隙、粒間孔隙、粒內(nèi)孔隙和大孔隙，研究表明，黃土的濕陷性主要由架空孔隙造成的。壓實(shí)度增大，使得孔隙所占土體的體積比減小，雖密度指標(biāo)不能直接反映架空孔隙的值，但在總孔隙率減小的同時(shí)，架空孔隙也會減小。由于路基壓實(shí)度的分區(qū)，要求路基壓實(shí)度大于91%， 因此我們可粗略地認(rèn)為該段路基無濕陷性。3抗剪強(qiáng)度按 公路土工試驗(yàn)規(guī)程要求， 將土樣配制成最佳含水量，分別做成壓實(shí)度85%、 90%、95%和 100%四種，讓試樣分別在壓力為pa 、 、 下固結(jié)， 然后以 min 的速率進(jìn)行直接剪切試驗(yàn)。將試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)

16、行整理，其結(jié)果如圖 2-3圖2-5所示。由圖 2-3 可知：隨著壓實(shí)度的增大，內(nèi)摩擦角呈線性增加，其關(guān)系比較明顯。這是因?yàn)閴簩?shí)度越大，土粒間越密實(shí)，顆粒相互運(yùn)動時(shí)的摩擦就越大。在同一壓實(shí)度條件下，最佳含水量除外，含水量小時(shí)，內(nèi)摩擦角大，其原因是含水量小時(shí)，土粒周圍的水膜相對較薄，潤滑作用小，從而使得內(nèi)摩擦角大。以最佳含水量為界，當(dāng)含水量大于最佳含水量時(shí)，壓實(shí)度對內(nèi)摩擦角的影響比小于最佳含水量時(shí)大，在最佳含水量下，外力能使土達(dá)到它的最大干密度，而其它的含水量條件下，密度較小，故同一壓實(shí)度下，最佳含水量的土樣孔隙率最小，壓實(shí)度的變化對內(nèi)摩擦角的影響最大，含水量大于最佳含水量時(shí)，土粒間的結(jié)合水膜較厚

17、，潤滑作用大，故內(nèi)摩擦角較小，隨壓實(shí)度的增大，土粒間距減小，結(jié)合水膜的厚度變化不大，只是自由水增多，所以隨著壓實(shí)度的逐漸增加對內(nèi)摩擦角的影響逐漸減小。由圖 2-4 可見：粘聚力隨壓實(shí)度的增大而增加，壓實(shí)度增大，土粒間的距離減小，粒間引力增大，故粘聚力增加?？辜魪?qiáng)度是內(nèi)摩擦角與粘聚力的綜合反映，根據(jù)前面的試驗(yàn)結(jié)果，得出抗剪強(qiáng)度與壓實(shí)度之間的關(guān)系，結(jié)果見圖2-5。 抗剪強(qiáng)度與壓實(shí)度之間的關(guān)系比較明顯，其總的變化趨勢是抗剪強(qiáng)度隨著壓實(shí)度的增大而增大。圖 2-3 壓實(shí)度與內(nèi)摩擦角間的關(guān)系圖 2-4 粘聚力與壓實(shí)度的關(guān)系 圖 2-5 抗剪強(qiáng)度與壓實(shí)度的關(guān)系從以上試驗(yàn)結(jié)果分析得出：提高壓實(shí)度有利于降低黃土

18、的濕陷性、減小土的可壓縮性和提高土的強(qiáng)度，因此，在實(shí)際工程中，可通過提高壓實(shí)度來達(dá)到改善土的工程性質(zhì) 的目的。§ 2-3 壓實(shí)黃土中水的存在形態(tài)水是黃土的物質(zhì)組成之一，土中水的存在形態(tài)有結(jié)合水、自由水、固態(tài)水和氣態(tài)水。不同形態(tài)的水，在一定條件下會相互轉(zhuǎn)化，并對土的性質(zhì)起著重要的作用。因固態(tài)水和氣態(tài)水存在條件有限，故在此，主要介紹結(jié)合水和自由水。1結(jié)合水吸附在土顆粒表面的水為結(jié)合水。這部分水所占水量一般不變，可視為土顆粒的一部分，結(jié)合水受土粒表面引力的控制，故不服從靜水力學(xué)的規(guī)律。水分子愈靠近土粒表面，所受其引力愈大；反之，愈小，根據(jù)引力的強(qiáng)弱，結(jié)合水又分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水。據(jù)有關(guān)研

19、究表明，壓力和溫度對結(jié)合水形態(tài)的轉(zhuǎn)化有著很大的影響。當(dāng)壓力增大時(shí)，能使部分吸附結(jié)合水向滲透結(jié)合水轉(zhuǎn)化，滲透結(jié)合水向自由水轉(zhuǎn)化。對飽和粘土加壓，當(dāng)壓力低于1Mpa時(shí)，自由水排出，壓力增加至 3Mpa時(shí)，滲透結(jié)合水滲出，當(dāng)壓力增至 10Mpa時(shí)，部分吸附結(jié)合水壓出。當(dāng)溫度為 5570C時(shí)，部分吸附結(jié)合水轉(zhuǎn)化為自由水； 當(dāng)溫度達(dá)到8090時(shí)，部分弱結(jié)合水排出；溫度升高到200時(shí)，絕大部分強(qiáng)結(jié)合水排出土體。2自由水不受土顆粒引力作用的水為自由水。自由水受重力控制，能流動和傳遞靜水壓力。根據(jù)是否受表面張力的作用，自由水又分為毛細(xì)水和重力水。重力水連續(xù)存在于土的孔隙中。毛細(xì)水在土骨架孔隙內(nèi)分布不連續(xù)，由于

20、表面張力的作用，毛細(xì)水會沿著土的孔隙上升，故毛細(xì)水對公路路基的干濕狀態(tài)及凍害有重要的影響。§ 2-4 黃土的滲透性一黃土的滲透性特征黃土的滲透性，是黃土的重要工程性質(zhì)之一，許多工程如濕陷性黃土地基的濕陷變形大小和濕陷變形速度，灌溉水渠和水庫的滲漏量、擋水壩和水墜壩等的滲流穩(wěn)定性、給排水設(shè)計(jì)以及人工降低地下水位，黃土地區(qū)的公路路基的濕化水毀等都同黃土的滲透性密切相關(guān)。但是，由于影響黃土滲透性的因素很多（土粒性質(zhì)、形狀和級配、土的孔隙比、結(jié)構(gòu)、裂隙、層理、飽和度以及水的粘滯性等），對于不同成巖類型的黃土，其影響程度又不相同，同一地區(qū)不同地段，黃土的滲透系數(shù)都有很大的差異。因而到目前為 止

21、，對黃土滲透性的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)不適應(yīng)工程實(shí)際的需要。黃土的滲透性與其他土質(zhì)相同，均以單位水力梯度作用下的滲流速度即滲透系數(shù)來表示。目前測定黃土滲透系數(shù)有室內(nèi)和野外兩類方法1室內(nèi)常水頭和變水頭試驗(yàn)2為了獲得地基和黃土建筑物的滲透性在野外進(jìn)行試驗(yàn)，常用雙環(huán)法、抽水法和模型試驗(yàn)。由于很多因素影響滲透性，目前室內(nèi)滲透試驗(yàn)同黃土的實(shí)際滲透情況又有很大的差距，因而常會得到不能令人滿意的試驗(yàn)結(jié)果。由于土樣質(zhì)量和測試方法等不同，實(shí)踐表明，現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果總是大于室內(nèi)試驗(yàn)成果。對同一種黃土室內(nèi)外試驗(yàn)結(jié)果可相差達(dá)幾百倍，而且室內(nèi)試驗(yàn)總是偏小。由于野外雙環(huán)法比較簡單，試驗(yàn)結(jié)果又接近實(shí)際，故 是一種接近實(shí)際的試驗(yàn)方法。二黃土滲

22、透性的一般規(guī)律1黃土中有垂直管狀大孔隙，所以黃土的滲透性具有明顯的各向異性的性質(zhì)，垂直向滲透性遠(yuǎn)比水平向滲透性強(qiáng)，大孔隙俞發(fā)育，其差值俞大，二者的比值一般在210范圍內(nèi)。作為公路路基的壓實(shí)黃土和浸水濕陷后的黃土，由于天然結(jié)構(gòu)已經(jīng)破壞，則兩個方向的滲透性逐漸接近。故天然狀態(tài)黃土滲透試驗(yàn)的水流方向，應(yīng)同工程實(shí)際的滲流 方向一致2 .天然狀態(tài)黃土的滲透系數(shù) Ko與孔隙比e之間無明顯的關(guān)系，壓實(shí)后的黃土，由 于消除了黃土中分布不均的大孔隙，則 Ko值隨e的減小而減小，其關(guān)系是非線性的，一 般成對數(shù)函數(shù)關(guān)系。3 黃土的滲透性與其顆粒組成和結(jié)構(gòu)特征有密切關(guān)系。陜西、隴東、陜北的黃土的顆粒較粗，微觀結(jié)構(gòu)多呈

23、粒狀、架空接觸狀態(tài)，因而滲透性較大。河南豫西地區(qū)黃土顆粒較細(xì)，微觀結(jié)構(gòu)多呈凝塊、鑲嵌膠結(jié)狀態(tài)，因而滲透性較??；關(guān)中地區(qū)黃土顆粒組成及結(jié)構(gòu)特征介于二者之間。這就表明顆粒組成和結(jié)構(gòu)特征對滲透性有明顯的影響。黃河 中游地區(qū)自西向東和自北向南，黃土的滲透系數(shù)亦由大變小。4當(dāng)密度相同時(shí)，天然狀態(tài)黃土的滲透性較擊實(shí)黃土的滲透性強(qiáng)，這是由于天然狀態(tài)黃土中存在著大孔隙，而水在大孔隙中流動時(shí)阻力較小的緣故。5濕陷性黃土，在濕陷發(fā)生和發(fā)展的過程中，由于土的結(jié)構(gòu)狀態(tài)發(fā)生了變化，因而滲透系數(shù)也發(fā)生了變化，即逐漸減小。根據(jù)蘇聯(lián)安德魯欣的野外試驗(yàn)，天然狀態(tài)的濕陷性黃土，其滲透系數(shù)為d；濕陷穩(wěn)定后的滲透系數(shù)為d,較前者小3

24、倍左右；一般來說， 非濕陷性黃土的滲透性均小于濕陷性黃土的滲透性。6 .天然狀態(tài)黃土的含水量少，由于土處于三相狀態(tài)，所以水在黃土中開始入滲時(shí)， 滲透系數(shù)Kio值較大，隨著滲透時(shí)間的增長而逐漸降低，最后接近穩(wěn)定滲流。黃土的初始 含水量對滲透性有一定的影響，初始含水量愈大，K10值愈小，當(dāng)初始含水量達(dá)到某一定數(shù)值時(shí)K。值便趨于穩(wěn)定。7 .關(guān)于黃土滲透系數(shù)的討論影響黃土滲透系數(shù)的因素很多如孔隙比、顆粒組成、粘粒含量、結(jié)構(gòu)特征等，還有 大量的垂直孔洞，因之黃土的滲透系數(shù)變化幅度較大，垂直與水平方向也有較大的差異， 二者的比值約計(jì)在倍。再者室內(nèi)試驗(yàn)由于土樣與儀器側(cè)壁接觸不緊，在測定過程中， 開始與終了的

25、滲透系數(shù)也有很大的差異，所以關(guān)于黃土的滲透系數(shù)以現(xiàn)場測定較能符合 實(shí)際。三.壓實(shí)度對黃土入滲性的影響黃土中含水量的變化取決于大氣降水的入滲情況，壓實(shí)黃土路基由于通過機(jī)械壓實(shí) 改變了黃土層的原始結(jié)構(gòu)，使顆粒進(jìn)行了重新排列，孔隙率降低。因此，雨水在地表的 入滲是有限的，同時(shí)降雨時(shí)雨水向黃土中的入滲通常受到雨滴拍打形成的雨殼的阻礙。 黃土表層這些特殊作用的效果是進(jìn)一步降低雨水的入滲能力，從而增加表面流。通過以 下的試驗(yàn)結(jié)果我們也可以看到這種情況。1 .試驗(yàn)方法入滲試驗(yàn)是在西北農(nóng)林科技大學(xué)水土保持研究所的黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國 家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行的。所用黃土為擾動土，分別按照壓實(shí)度為80%、83%、85%、88%、 91%S行入滲試驗(yàn)。按照不同的壓實(shí)度要求，根據(jù)相對應(yīng)的干密度分別計(jì)算裝土量，然后裝入試驗(yàn)所用 的容器內(nèi)，由于試驗(yàn)設(shè)備的限制，壓實(shí)度最高只能達(dá)到91%。裝土高度為，水頭高度為10cmi根據(jù)入滲量的大小每隔一定的時(shí)間讀取入滲量。根據(jù)公式Ks 'Q計(jì)算土樣的HTA飽和導(dǎo)水率。2 .壓實(shí)度與入滲量的關(guān)系從圖2-6圖2-10中可看出，不同壓實(shí)度情況下，入滲量隨著時(shí)間的增大，各自的 增長速度有所不同。在同一時(shí)間內(nèi)，壓實(shí)度為80%寸，入滲量的增長最快；依次為83%、85%、88%;壓實(shí)度為91%寸，