›› 2014, Vol. 35 ›› Issue (5): 1289-1294.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

不同粒径级砂土渗透特性试验研究

苏立君1, 2,张宜健1, 3,王铁行1   

  1. 1.西安建筑科技大学 西部建筑科技国家重点实验室(筹),西安 710055; 2.中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所 中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室,成都 610041; 3.浙江精工钢结构集团有限公司,浙江 绍兴 312030
  • 收稿日期:2013-01-10 出版日期:2014-05-10 发布日期:2014-06-09
  • 作者简介:苏立君,男,1976年生,博士,教授,主要从事岩土的试验研究和数值分析方面的工作
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目资助(No. 51278397);中科院重点部署项目资助(No. KZZD-EW-05-01)。

Investigation on permeability of sands with different particle sizes

SU Li-jun1, 2, ZHANG Yi-jian1, 3, WANG Tie-xing1   

  1. 1. State Key Laboratory of Architecture Science and Technology in West China, Xi’an University of Architecture and Technology, Xi’an 710055, China; 2. Key Laboratory of Mountain Hazards and Earth Surface Processes, Institute of Mountain Hazards and Environment, CAS, Chengdu 610041, China; 3. Zhejiang Jinggong Steel Building Group, Shaoxing, Zhejiang 312030, China.
  • Received:2013-01-10 Online:2014-05-10 Published:2014-06-09

摘要: 渗透性是砂土的重要工程性质之一,影响砂土渗透性的因素有很多,比如土体密实程度、土颗粒自身特性、流体性质等,其中孔隙率与颗粒粒径是两个重要影响因素。而以往基于混合粒径的天然砂土的研究很难分别对这两个因素进行独立的研究。基于此,首先开展了单一粒径级砂土的常水头渗透试验,分别研究了同一粒径级砂土渗透系数随孔隙率的变化和同一孔隙率下不同粒径级砂土渗透系数随均值粒径的变化规律。试验结果显示,渗透系数随着孔隙率的增加而线性增加、随均值粒径二次方的增加而线性增加,其中均值粒径的影响较大,其变化能导致渗透系数量级上的差异。在此基础上,开展了多粒径混合砂土的渗透试验,讨论了曲率系数、不均匀系数等级配参数对渗透性的影响,从而将单一粒径级的研究成果推广到天然砂土,最终拟合出渗透系数与相关影响因素的经验公式,以便工程实践参考使用。

关键词: 砂土, 均值粒径, 孔隙率, 渗透系数

Abstract: Permeability is an important property of sand soil. Factors that influence the permeability of sand include density, particle characteristics and properties of the fluid, among which the porosity and particle size are two important ones. However, previous investigations based on natural sand with mixed particles are not able to study the two factors independently. Therefore, constant head permeability tests are firstly carried out on sand soil with single particle size fractions to study the influence of grain size and porosity on the permeability, respectively. For sand soil with the same grain size fraction, the coefficient of permeability is found to increase linearly with the increase in porosity; for sand soil with the same porosity, the coefficient of permeability is found to increase linearly with the increase in porosity the square of average particle size. Based on this, the influence of gradation characteristics on the permeability of multi-particle-size sand soil is studied to extend the results from single particle size fraction to natural sand. The results show that the coefficient of permeability of multi-particle-size sand soil increased linearly with the increase the coefficient of curvature and coefficient of uniformity. The influences of different factors also differ from each other. The change in average particle size leads to change in order of magnitude of the coefficient of permeability. Finally, an empirical equation considering all the above factors is developed for engineering practice.

Key words: sand, average particle size, porosity, permeability coefficient

中图分类号: 

  • TU 441+.33
[1] 李红坡, 陈征, 冯健雪, 蒙宇涵, 梅国雄, . 双层地基水平排水砂垫层位置优化研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 437-444.
[2] 彭家奕, 张家发, 沈振中, 叶加兵, . 颗粒形状对粗粒土孔隙特征和渗透性的影响[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 592-600.
[3] 王刚, 韦林邑, 魏星, 张建民, . 压实黏土三轴压缩变形过程中的渗透性变化规律[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 32-38.
[4] 覃玉兰, 邹新军, 曹雄. 均质砂土中水平简谐荷载与扭矩联合 受荷单桩内力、位移分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 147-156.
[5] 刘丽, 吴羊, 陈立宏, 刘建坤, . 基于数值模拟的湿润锋前进法测量精度分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 341-349.
[6] 徐浩青, 周爱兆, 姜朋明, 刘顺青, 宋苗苗, 陈亮, . 不同砂−膨润土垂直防渗墙填筑土料的掺量研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 424-430.
[7] 孔亮, 刘文卓, 袁庆盟, 董彤, . 常剪应力路径下含气砂土的三轴试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3319-3326.
[8] 张玉国, 万东阳, 郑言林, 韩帅, 杨晗玥, 段萌萌. 考虑径向渗透系数变化的真空预压 竖井地基固结解析解[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3533-3541.
[9] 胡明鉴, 崔 翔, 王新志, 刘海峰, 杜 韦, . 细颗粒对钙质砂渗透性的影响试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2925-2930.
[10] 李 贤, 汪时机, 何丙辉, 沈泰宇, . 土体适用MICP技术的渗透特性条件研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2956-2964.
[11] 范日东, 刘松玉, 杜延军, . 基于改进滤失试验的重金属污染 膨润土渗透特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2989-2996.
[12] 余良贵, 周建, 温晓贵, 徐杰, 罗凌晖, . 利用HCA研究黏土渗透系数的标准探索[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2293-2302.
[13] 陶高梁, 吴小康, 甘世朝, 肖衡林, 马 强, 罗晨晨, . 不同初始孔隙比下非饱和黏土渗透性 试验研究及模型预测[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1761-1770.
[14] 孙逸飞, 陈 成, . 无状态变量的状态依赖剪胀方程及其本构模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1813-1822.
[15] 魏 星, 张 昭, 王 刚, 张建民, . 饱和砂土液化后大变形机制的离散元细观分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1596-1602.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 王 刚,李术才,王明斌. 渗透压力作用下加锚裂隙岩体围岩稳定性研究[J]. , 2009, 30(9): 2843 -2849 .
[2] 刘玉成,曹树刚,刘延保. 可描述地表沉陷动态过程的时间函数模型探讨[J]. , 2010, 31(3): 925 -931 .
[3] 介玉新,杨光华. 基于广义位势理论的弹塑性模型的修正方法[J]. , 2010, 31(S2): 38 -42 .
[4] 杨建民,郑 刚. 基坑降水中渗流破坏归类及抗突涌验算公式评价[J]. , 2009, 30(1): 261 -264 .
[5] 周 华,王国进,傅少君,邹丽春,陈胜宏. 小湾拱坝坝基开挖卸荷松弛效应的有限元分析[J]. , 2009, 30(4): 1175 -1180 .
[6] 叶 飞,朱合华,何 川. 盾构隧道壁后注浆扩散模式及对管片的压力分析[J]. , 2009, 30(5): 1307 -1312 .
[7] 罗 强 ,王忠涛 ,栾茂田 ,杨蕴明 ,陈培震. 非共轴本构模型在地基承载力数值计算中若干影响因素的探讨[J]. , 2011, 32(S1): 732 -0737 .
[8] 王云岗 ,章 光 ,胡 琦. 斜桩基础受力特性研究[J]. , 2011, 32(7): 2184 -2190 .
[9] 龚维明,黄 挺,戴国亮. 海上风电机高桩基础关键参数试验研究[J]. , 2011, 32(S2): 115 -121 .
[10] 汪成兵. 均质岩体中隧道围岩破坏过程的试验与数值模拟[J]. , 2012, 33(1): 103 -108 .