摘要：工程建设的过程中，常会遇到黄土地质，在黄土湿陷性地质施工的过程中，为了深入分析与了解不同有机质含量、不同容重的土壤对污染水体土壤入渗特性所造成的一系列影响，本文开展了土壤入渗试验，分析结论显示：对于质地相同、但有机质含量不同的土壤，容重对土壤入渗特性所造成的影响存在较大差异，高有机质含量土壤受到的影响最为严重；而低有机质含量土壤，虽然入渗率、累积入渗量等参数会随容重显著增加而有所减小，但其减小量十分微小，其稳定入渗率呈平缓线性降低。
关键词：土壤有机质；容重；土壤水分入渗特性
引言
湿陷性黄土是一种特殊性质的黄土，其土质较均匀、结构疏松、孔隙发育。原先具有一定强度，压缩性较小的新黄土在一定压力下受水浸湿，土结构会迅速破坏，产生较大附加下沉，强度迅速降低。影响黄土湿陷性因素的研究中，发现初始含水率、干密度、自重压力等因素中，初始含水率对黄土湿陷性的影响最大。故本文重点针对湿陷性黄土初始含水率不同进行试验分析，以解决工程地基在使用期间对不均匀沉降问题，防止地基湿陷对建筑产生危害。
1材料与方法
（1）试验材料。为了从更深层次、更广层面对多因素共同作用下水质污染下，对土壤自由入渗特性进行研究分析，本文借助点源人工入渗装置开展了相关试验。利用厚度为10mm的有机玻璃，按照长宽高尺寸为24cm、20cm、30cm的尺寸，加工一个箱子，同时把1/4膜孔面积水室当做点源，放置在土箱任意一角，从而可以对湿润锋运运移进行清晰观察。另外，利用5cm厚的有机玻璃制作入渗点源水室，根据马氏瓶对水室水头进行合理调整。在试验过程中，主要借助马氏瓶实现自动供水的要求，其中马氏瓶对高、内径分别为90cm、9cm。（2）试验方法。试验过程中所运用到的土均是来源于田间地表，然后进行风干化处理，再利用2mm大小的筛子进行过滤，按照试验需求，制备符合要求的土壤初始含水率。借助激光粒度分析仪对土壤颗粒进行全面、仔细检测，并根据国际标准对土壤颗粒进行分类，即分为壤黏土、粉黏土、黏壤土等。开展试验的过程中，必须要确保1/4膜孔处于土箱的垂直角位置；遵循先密后疏的基本原则，借助马氏瓶读取累积入渗两量。因试验中所选用的风干土的土壤颜色比较暗淡，因而湿润过后，其颜色会发生变化，即渐渐加深。
2试验结果分析
（1）天然含水率条件下黄土的压缩性。取三个不同埋深处土样进行固结试验，土样含水率为固原地区黄土的天然含水率。其压压力与变形(P-S)之间的关系曲线如图1所示。由图中曲线可以看出随着取土深度的增加，同级荷载作用下，土样的压缩变形量减少。曲线大体趋势相同，但埋置最浅的土样CY1随荷载的逐级施加，其变形量最为明显。（2）改变初始含水率对黄土压缩性的影响。为研究黄土含水的不同对承载力的影响，试验特选取同一深度的土体，又综合考虑浅层黄土湿陷性明显的特点，选取YC1深度处土样进行本轮试验。从图2的固结试验结果看出，当含水率为最小的11.2%时，其压缩曲线在所有曲线的最下端，依次往上为15%。
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图1不同埋深处天然土样的P-S曲线
（3）天然含水率条件下黄土的湿陷性。根据黄土湿陷系数δs的定义，湿陷系数δs为在一定固结荷载下，天然土样的稳定后高度与浸水饱和土样的稳定后高度的差与试样原始高度的比。取不同埋深处固原地区天然黄土，黄土的湿陷系数在开始施加压力后随着压力的增大而快速增大，当压力达到一定值后，湿陷系数开始随压力增大而逐渐减小。湿陷曲线存在一个峰值点，即峰值湿陷压力下的峰值湿陷系数。随着土样埋置深度的增加，曲线的峰值下降，而各条曲线整体发生向右偏移，表明峰值湿陷系数随土样埋置深度的增加而降低，峰值湿陷压力则提高。即埋深较深的土样相对于埋深较浅的土样，需要较高的峰值湿陷压力才能达到较低的峰值湿陷系数。土样的湿陷性随埋置深度的增加而降低。
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图2不同含水率条件下浅层土样P-S曲线
3不同初始含水率的影响
随着初始含水率的降低，饱水浸泡后的泥质粉砂岩单轴抗压强度先小幅增加后大幅降低。这与姚远认为的“泥岩在天然状态下直接饱水浸泡后力学性质最差，‘干－湿’的力学性质反而有所恢复”有相吻合的部分。同时也会与Panabokke、Quirk认为的某种初始含水率下的土中形成较多团聚体。这种团聚体具有良好的稳定性，遇水后不会轻易被打破。由此产生了以下看法。(1)较高及适中的初始含水率的泥质粉砂岩在饱水浸泡7d后的强度有所提升，与烘干过程中自由水的逐步减少、弱结合水和毛细水的作用发挥有关。烘干过程中在含水率下降、体积收缩、裂隙产生的同时，自由水被逐步带走、弱结合水、毛细水作用开始生效，导致试样内部结构趋于致密，形成聚合体或者某种稳定结构。这种结构会对饱水浸泡初期较快吸水速率的冲击产生抵抗，降低在快速吸水阶段产生的损伤;同时，这种结构的产生和增多可以提升单轴抗压强度，导致整体强度上升。综上，当毛细水和弱结合水的水膜作用、致密稳定结构的抑制作用与饱水浸泡初期较大吸水速率的破坏作用存在最优解时，强度最高。此时，裂隙对强度的影响程度远小于结构致密化的影响。(2)随初始含水率的降低泥质粉砂岩饱水浸泡7d后的强度，在达到最大值后强度随初始含水率的降低逐渐降低，并逐步低于天然试样直接饱水浸泡的强度。这与随着初始含水率的逐渐降低，毛细水、弱结合水作用不断减少，导致内部致密结构体的内部粘结和结构体彼此之间的粘结逐步消失有关。毛细水、弱结合水作用的逐步消失，导致烘干过程产生收缩裂隙变多，颗粒更加破碎。其次，随着初始含水率的降低，饱水浸泡阶段初期吸水速率变大，同时毛细水变少、弱结合水过少导致抑制新的裂纹生成的能力(抵制变化的能力)变弱，从而导致泥岩胶结的破坏程度更严重。总之，初始吸水速率变大和饱水浸泡初期抑制作用减弱的双重因素导致胶结严重破坏。较高及适中的初始含水率对应的弹性纵波波速降幅较小，说明初始含水率较高时，虽然在烘干过程中内部裂隙增多，但幅度有限;较低初始含水率对应的弹性纵波波速降幅较大，说明初始含水率较低时内部裂隙增多的幅度较大。
结语
综上所述，随着初始含水率的下降，泥质粉砂岩饱水浸泡后单轴抗压强度先小幅增加后大幅降低。弹性纵波波速先缓慢下降后迅速下降。强度的最大值和波速的转折点对应相同的初始含水率。相同初始含水率下，随着烘干温度的升高，泥质粉砂岩饱水浸泡后强度和波速均呈下降趋势。
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论文作者:朱云江,姜彤,赵金玓
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/18
标签：黄土论文; 入渗论文; 含水率论文; 土壤论文; 峰值论文; 强度论文; 水浸论文; 《基层建设》2019年第28期论文;