粘土-裂隙間水量交換試驗研究.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動,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)勢流的重要形式，以水量交換率進行數(shù)學(xué)描述。而目前的研究主要針對砂土中的圓柱形裂隙，對于粘土中平板裂隙與粘土間的水量交換率試驗研究還處于空白。其主要的難點包括以下兩個方面：粘土中的裂隙寬度會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。對于蒸發(fā)形式的水量交換試驗研究，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，因此很難建立一個準確計算單獨由裂隙產(chǎn)生的蒸發(fā)量的數(shù)學(xué)模型。
　　本文針對粘土中裂隙的特點設(shè)計了一套試驗裝置，通過含水量傳感器和張力計等測量系統(tǒng)，定量地計算了粘土-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、同時研究了土體初始含水量和裂隙寬度對滲透形式試驗水量交換率的影響。研究發(fā)現(xiàn)對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)大一個數(shù)量級。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)大一個數(shù)量級。當土體中裂隙寬度不同時，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。
　　本文針對含裂隙土體蒸發(fā)的特點設(shè)計了一套試驗裝置，通過含水量傳感器和張力計測量系統(tǒng)，定量地研究了土體初始含水量和裂隙寬度對土體蒸發(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