[发明专利]用于测量盐渍土非饱和渗透系数的试验方法

说明书

本发明公开了用于测量盐渍土非饱和渗透系数的试验方法，包括在试样组件中填筑待测试的盐渍土土样并向盐渍土土样上表面施加轴向载荷；将去离子水引入试样组件上表面，模拟降雨入渗；通过张力计和三参数传感器获取盐渍土土样截面处的基质吸力参数、体积含水率参数、温度参数、电导率参数；根据体积含水率参数，利用湿润锋前进法获得试样组件中盐渍土土样的湿润锋前进速度；根据电导率参数，获得盐渍土土样对应截面处孔隙水中的盐分浓度参数；根据温度参数和盐分浓度参数，获得盐渍土土样对应截面处的渗透吸力参数；根据基质吸力参数、湿润锋前进速度、体积含水率参数以及渗透吸力参数，获得盐渍土土样的非饱和渗透系数。

技术领域

本发明涉及测试多孔材料的渗透性技术领域，特别涉及用于测量盐渍土非饱和渗透系数的试验方法。

背景技术

非饱和土为饱和度介于0～1之间的土-水-气三相介质，其土体内部空隙中存在一定含量的气体，使得非饱和土的相关性质同饱和土相比有很大的区别。与普通不含盐分的非饱和土而言相比，非饱和盐渍土除了土-水-气三相外还包括盐相，其土中的盐分在水流的作用下溶于孔隙水中或随着水流发生迁移，亦或在温度降低时结晶析出，使得非饱和盐渍土的性质更加复杂，它的水-盐-力耦合特性与普通非饱和土有所不同。

现行试验方法中，吸力作为非饱和土的一个重要应力变量没有予以充分考虑。非饱和盐渍土的吸力包括基质吸力和渗透吸力，且渗透吸力不可忽略，渗透吸力与孔隙水中盐分的种类和相对浓度有关。因此，需要提供一种适用于盐渍土的非饱和渗透系数的试验方法。

发明内容

为解决上述技术问题中的至少之一，本发明提供用于测量盐渍土非饱和渗透系数的试验方法，所采用的技术方案如下：

本发明所提供的用于测量盐渍土非饱和渗透系数的试验方法包括：

在试样组件中填筑待测试的盐渍土土样并向盐渍土土样上表面施加轴向载荷；

将去离子水引入试样组件上表面，模拟降雨入渗；

通过张力计和三参数传感器获取盐渍土土样截面处的基质吸力参数、体积含水率参数、温度参数、电导率参数；

根据体积含水率参数，利用湿润锋前进法获得试样组件中盐渍土土样的湿润锋前进速度；

根据电导率参数，获得盐渍土土样对应截面处孔隙水中的盐分浓度参数；

根据温度参数和盐分浓度参数，获得盐渍土土样对应截面处的渗透吸力参数；

根据基质吸力参数、湿润锋前进速度、体积含水率参数以及渗透吸力参数，获得盐渍土土样的非饱和渗透系数。

本发明的某些实施例中，以盐渍土土样中某一截面B为例，非饱和渗透系数的计算公式为：

其中，k_ave为截面B处t₁～t₂时间段内的平均渗透系数，θ(h_B,t₁)和θ(h_B,t₂)分别为截面B处t₁时刻和t₂时刻的体积含水率，θ_i为试样的初始体积含水率，γ_w为水的重度，v为湿润锋前进速度，ψ(h_B,t₁)和ψ(h_B,t₂)分别为截面B处t₁时刻和t₂时刻的总吸力。

本发明的某些实施例中，总吸力为渗透吸力与基质吸力之和，基质吸力通过张力计实时读取，渗透吸力为：

π＝ξRTcφ

其中，π为渗透吸力，ξ为溶质可分解的离子数，R是广义气体常数，T为绝对温度，c为溶质的质量摩尔浓度，φ为渗透吸力系数。