汶川震区震后土体入渗特征试验研究

汶川地震对土体产生强烈扰动,改变了流域下垫面特征,影响到流域产流过程,其中土体入渗特征是导致产流变化的基本因素。选择强震区都江堰龙溪河流域为典型研究区,采用双环法进行野外原位土体入渗试验,得出了泥石流流域不同类型土体的入渗特征。试验结果表明:(1)不同类型土体的最终稳定入渗率大小顺序依次为:林地(0.32mm/min)>草地(0.30mm/min)>耕地(0.28mm/min)>泥石流堆积体(0.19mm/min)>滑坡体(0.17mm/min)>裸地(滑坡后壁)(0.07mm/min);(2)研究区土体的稳定入渗率与孔隙度呈幂指数的正相关关系(R=0.95);前期含水率和细颗粒含量对林地、草地、耕地等土体入渗率的影响不明显,但滑坡体、泥石流堆积体、裸地等土体的稳定入渗率与细颗粒含量之间呈较强的负相关关系。细颗粒含量对土体入渗的影响远小于由根系及其腐烂空洞的影响,从而导致根系发育土体内的细颗粒含量对土体入渗影响不大。此外,土体表面结皮能显著降低研究区土体的入渗性能。

滤芯渗井对楼房周边土层入渗响应研究

为了解决老旧小区海绵城市改造问题,将滤芯渗井引入老旧小区海绵城市改造中以提升土层入渗效率.基于Midas模型分析了设置滤芯渗井对楼房及周边土层降雨入渗的影响,探讨了孔隙水压力的响应规律并对滤芯渗井布设方式影响进行研究.结果表明:设置滤芯渗井时,在相同降雨时间内渗井处的孔隙水压力大于未设置渗井的情况,设置滤芯渗井能显著加强降雨期间土层入渗效果;滤芯渗井对于土层入渗加速作用在降雨初期更加明显,随着降雨时间的增长,效果逐渐降低;渗井间距为2 m、单排布设时效果更好.研究结果可用于缓解老旧小区的内涝灾害,为低影响性开发的海绵城市建设提供科学参考.

黑方台地区马兰黄土渗透特性及结构损伤试验研究

持续引水灌溉改变了马兰黄土的结构,降低了土体的抗剪强度,导致黑方台地区黄土滑坡频繁发生,严重影响着当地居民生命和财产安全。为了明析马兰黄土的渗透过程,取黑方台马兰黄土为研究对象,分别开展核磁共振(NMR)试验及扫描电镜(SEM)试验,以解释此类黄土在不同初始含水率及不同干密度下的渗透特性及结构损伤微观特征。研究结果表明:入渗速率与土体初始含水率呈负相关关系,土体初始含水率越高,其充水微小孔隙增加速率越慢,充水中大孔隙增加速率越快;入渗速率与土体干密度呈负相关关系,且会率先形成高含水率区域,土体干密度越大,其充水微小孔隙增加越慢,充水中大孔隙增加越快。入渗前后对比发现,试样初始含水率越高,微小孔隙增加比例越小,颗粒间接触方式变化越不明显;干密度越大的试样不同孔隙体积基本按等量变化,接触面积明显减少,形成更多的架空孔隙,连通性较好,具有较好的储水能力。入渗后试样原本的致密结构丧失,颗粒破碎严重,部分细长状颗粒向似椭圆状颗粒演化,颗粒间接触方式变为点边接触,粒间胶结作用遭受损伤破坏,甚至部分团粒中颗粒分离、脱落,使得土体强度丧失,最终导致滑坡发生。研究结果可为黄土滑坡的防治提供依据。

基于有限体积法的地表径流与土壤水流耦合分析

为了考虑强降雨条件下地表径流对土体入渗的影响,将地表径流模型同土壤水流模型进行耦合分析.采用Navier-Stokes方程模拟地表径流,采用Richards方程模拟土壤水流,2种方程均采用有限体积法求解.在相同计算条件下,将耦合模型数值模拟结果与SEEP/W计算结果进行对比,以验证耦合模型的正确性,根据耦合模型计算边坡在强降雨条件下的入渗情况.研究发现,在地表径流条件下,边坡坡顶和坡底水头相差较大,坡顶和坡底入渗深度存在明显差异,说明地表径流对土体的入渗有着较大的提高.研究表明,随着地表径流的增强,土坡入渗强度提高.