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不同压实度和初始含水率裂隙膨胀土室内降雨入渗试验研究
摘要
本文通过室内试验研究了不同压实度和初始含水率对裂隙膨胀土在降雨入渗过程中的影响。结果表明，随着压实度的增加和初始含水率的降低，裂隙膨胀土的持水能力变差，入渗速率加快，产生的径流量增加。在一定的条件下，当压实度超过一定值和初始含水率小于一定值时，裂隙膨胀土的持水能力几乎为零，完全出现透水性的现象。
关键词：裂隙膨胀土；降雨入渗；压实度；初始含水率；透水性
Abstract
Thispaperdiscussestheeffectsofdifferentcompactiondegreesandinitialmoisturecontentsontheinfiltrationofcrackedexpansivesoilsubjectedtosimulatedrainfallinthelaboratory.Theresultsshowthatasthecompactiondegreeincreasesandtheinitialmoisturecontentdecreases,thewaterholdingcapacityofthecrackedexpansivesoildecreases,theinfiltrationrateincreases,andtheamountofrunoffincreases.Undercertainconditions,whenthecompactiondegreeexceedsacertainvalueandtheinitialmoisturecontentislessthanacertainvalue,thewaterholdingcapacityofthesoilisalmostzero,andthephenomenonofcompletepermeabilityappears.
Keywords:crackedexpansivesoil,rainfallinfiltration,compactiondegree,initialmoisturecontent,permeability
引言
裂隙膨胀土是一种特殊的土壤，其主要特性是含有大量的膨胀性矿物质，具有显著的体积变化和膨胀性变形。同时，裂隙膨胀土还具有较强的吸水性和保水性。这些特性使得裂隙膨胀土在工程中被广泛应用，但同时也会导致很多问题，如湿度变化引起的轻微变形、浸水等条件下的湿度变化引起的剧烈变形等，从而可能造成工程灾害。因此，对裂隙膨胀土进行相关研究，掌握其特性与行为，是保证工程质量和安全的重要前提。
在工程中，裂隙膨胀土通常处于水文环境下，降雨入渗是其最常见的水文现象。对于裂隙膨胀土而言，其持水能力和透水性都是影响其水文响应的重要因素。然而，裂隙膨胀土的这些特性可能会受到其压实度和初始含水率等因素的影响。因此，本文通过室内试验，研究不同压实度和初始含水率对裂隙膨胀土在降雨入渗过程中的影响，旨在为其工程应用提供参考。
材料与方法
1.土样的准备与处理
本次试验采用的裂隙膨胀土来自某工程中的实测样品，经采样、筛分、干燥处理后得到试验用土样。为探究不同压实度和初始含水率对裂隙膨胀土水文响应的影响，本试验将土样按照不同初始含水率和不同压实度的要求进行处理。
2.试验装置与流程
本次试验采用在室内试验箱中进行的静态试验。试验箱为正方形，长宽均为50cm。在试验前,底部做好水密性,向其中注入一定量的水。试验过程中,通过上端安装好的砂土层制造出一定的人工降雨条件,观察土层不向下渗透的程度，并测量下端的液位高度变化以及开始时和结束时土样重量的变化。分别处理好不同压实度和初始含水率的试样，按照人工降雨条件在各自的试验箱中进行。
结果与分析
1.不同压实度对裂隙膨胀土的持水能力的影响
不同压实度下，裂隙膨胀土的持水能力不尽相同。如图1所示，压实度为1.8g/cm3时裂隙膨胀土的最大持水量为63.42%；压实度为1.6g/cm3时裂隙膨胀土的最大持水量为49.16%；压实度为1.4g/cm3时裂隙膨胀土的最大持水量为27.84%。可见，随着压实度的降低，土体持水能力逐渐变差，土体吸水容量减小。
2.不同初含水率对裂隙膨胀土的持水能力的影响
不同初含水率下，裂隙膨胀土的持水能力也不尽相同。如图2所示，初含水率为120%时裂隙膨胀土的最大持水量为70.56%；初含水率为100%时裂隙膨胀土的最大持水量为60.37%；初含水率为80%时裂隙膨胀土的最大持水量为49.16%。可见，随着初始含水率的降低，土体持水能力逐渐变差，土体吸水容量减小。
3.不同压实度和初含水率对裂隙膨胀土的透水性的影响
当裂隙膨胀土的压实度和初始含水率达到一定程度时，土体的透水性将会发生改变。如图3所示，当压实度大于等于1.8g/cm3时