腐木淤泥混合土对渗透系数影响的试验研究

2022-09-11

由于土体宏观构造和微观结构的复杂性, 土体渗透可以具有高度的不均匀性和各向异性[1]。影响渗透系数的因素很多, 如土的结构、颗粒级配、密度、温度等。土的强度、变形和渗透系数之间有着密切的联系。太沙基固结理论[2]中关于固结系数的定义:

从公式中可以看出, 土体固结的快慢和渗透系数k的大小有着密切的关系。从另一方面说渗透系数的变化能反应固结系数[3]的变化。目前对于渗透系数的分析绝大多数还是根据现场试验或经验参数而定。对于不同类型的土, 渗透系数的差别是相当大的, 土的渗透系数有以下分类 (表1) 。

1 渗透系数试验研究

渗透系数在太沙基固结理论总被认为是常数, 在固结过程中不随时间和深度的变化而变化。但是在腐木淤泥混合土的固结过程中, 渗透系数在固结过程中有很大的变化。渗透系数是反应土体固结性状的一个重要指标。

为了更好的分析渗透系数与腐木含量的关系, 本文配制了腐木含量为5%、40%、70%的腐木淤泥混合土。渗透试验结果表明, 腐木淤泥混合土的渗透系数非常小, 低压力下为10-8数量级。随着压力增加减小为10-9数量级, 结果见表2。

从表2可以看出, 5%腐木含量的混合土在压缩过程中渗透系数的变化并不大。50kPa下和400kPa下的的渗透系数只是相差了2倍左右。4 0%腐木含量的混合土在50kPa到400kPa下的渗透系数相差了大约8倍。而7 0%腐木含量的混合土在50kPa到400kPa下的渗透系数相差20倍。可以看出, 随着腐木含量的增加, 渗透系数随压力变化的也就越来越明显。当腐木含量达到70%时腐木纤维淤泥混合土的渗透系数和腐木的渗透系数变化规律很相近。

通过室内试验分析, 对渗透系数和固结压力进行回归分析, 在双对数曲线上点绘lgk和lgp的关系, 则近似为一直线。直线的截距为m, 斜率为n。渗透系数k和固结压力的关系从而可以表示为:

式中, k为渗透系数/cm/s;p为固结压力/kPa;m, n为随腐木含量而变化的变值。

腐木含量为5%的腐木淤泥混合土的k值变化规律可用方程表示k=2E-07p-0.574, 相关系数γ=0.9906。腐木含量为40%腐木淤泥混合土的k值变化规律用方程k=3 E-0 6 p-1.0 1 5 1来表示, 相关系数γ=0.9919。腐木含量为70%的腐木淤泥混合土的k值变化规可以用k=3E-05p-1.3977来表示。相关系数γ=0.9954。上述三式的相关系数很高, 均达到0.99以上, 这说明k值与固结压力的规律性相当好, 可以用上述三式估算不同腐木含量的腐木淤泥混合土的渗透系数。