含非饱和导排层的毛细阻滞型覆盖层性能模型试验研究

通过自制试验装置研究了强降雨条件下含非饱和导排层的毛细阻滞型覆盖层性能,试验装置包括2 m×1 m×1.2 m的模型槽、降雨模拟器与测量系统等。毛细阻滞型覆盖层模型中细粒土、非饱和导排层和粗粒土分别采用粉土、砂和碎石,模型坡度为1V∶3H,共进行3组试验。所模拟的强降雨强度为65～76 mm/h,利用摄像和张力计监测了降雨入渗及侧向导排过程,并分别监测了坡面径流量、各土层的侧向导排量及底部渗漏量随时间变化。在强降雨条件下,试验Ⅰ中坡面径流量占降雨量的69.4%,入渗的水量中大部分存储在上层粉土中,砂层的侧向导排量为降雨量的3.5%,碎石层底部的渗漏量只有降雨量的2.9%。试验Ⅱ和试验Ⅲ中通过添加膨润土降低粉土层渗透性有效减少了降雨入渗量,与试验Ⅰ相比,试验Ⅱ和试验Ⅲ中非饱和砂层侧向排水出现时间延后,试验Ⅱ中通过下卧碎石层渗漏量进一步减少至0.8%,试验Ⅲ中无渗漏。试验结果表明:通过控制上层土降雨入渗量及发挥毛细阻滞及侧向导排综合作用,可有效控制该覆盖层在强降雨条件下渗漏量,使毛细阻滞型覆盖层在湿润气候区应用成为可能。

含非饱和导排层的毛细阻滞覆盖层长期性能分析

为了验证含非饱和导排层(UDL)毛细阻滞覆盖层的防渗性能,采用模型试验在中国东部湿润气候区自然气候条件下进行2年的长期监测.覆盖层模型尺寸为2.0 m×1.0 m×0.55 m(长×宽×厚),坡度为18.4°(坡率为1∶3).结构剖面从上至下依次为植被生长层(15 cm)、粉土层(20 cm)、砂层(10 cm)和碎石层(10 cm).长期监测试验结果表明:监测期累计降雨量为3 448.4 mm;渗漏量为2.62 mm,显著低于北美湿润气候区土质覆盖层的防渗标准.非饱和导排砂层(UDL)侧向导排量为581.77 mm,占降雨量的16.87%,导排作用明显.在一个典型的水文年中,4～11月自然降雨、气温和腾发作用三者高峰期重合;雨热同期的有利气候条件以及UDL层的侧向导排作用,有效控制了渗漏量. 6～9月的连续强降雨为覆盖层易发生渗漏的极端气象段,是防渗设计的控制性气象条件.冬季12月至次年3月气温低但降雨量较少,增设的非饱和砂层导排作用明显;避免了因腾发作用弱不能及时蒸散水分而发生渗漏的问题.含非饱和导排层(UDL)的毛细阻滞覆盖层由粉土、砂和碎石等非胀缩性土构成;湿胀干缩和开裂现象不明显.