Page 44 - 水利学报2021年第52卷第3期

（a）张力计法 （b）WP4C 冷镜露点法 （c）滤纸法
图 4 吸力测量方法
各个干密度不同含水率的土样，土样直径 100 mm，高 50 mm。为减小试验误差，同时使用两个张力
计进行测量。高吸力范围（>4000 kPa）采用图 4（b）所示的露点水势仪（WP4C）测量，测试样品由特定
模具制作，直径 35 mm，高 5 mm。接触式滤纸法（图 4（c））原则上可测量全范围的基质吸力，但由于
环境因素以及试验操作限制，其准确性在高吸力以及
低吸力段较差，因此利用该方法补充 SWCC 曲线中间
试验点。
［6］
利用 VG 模型 （式（2））对 SWCC 试验数据进行拟
合，得到砂质黄土在不同干密度下的 SWCC如图 5所示。
VG 模型：
θ
θ = s m （2）
( 1 + (αφ n ) )

式中： θ 为体积含水率； θ 为饱和体积含水率； φ
s
为基质吸力； α 、 m 和 n 为拟合参数，所有拟合参
数数值见表 2。 图 5 不同干密度下黄土的土-水特征曲线

表 2 黄土土-水特征曲线拟合参数
干密度/（g/cm ） θ s/% α/kPa -1 n m=1-1/n
3
1.40 50.14 0.912 1.341 0.254
1.55 47.10 0.675 1.282 0.220
1.65 43.52 0.239 1.307 0.234

由图 5 可知，砂质黄土的基质吸力与体积含水率呈负相关。随着干密度增加，饱和含水率减小而
进气值逐渐增大，这与张雪东等 ［25］ 的论述相符合。
3.3.2 水-力耦合作用下土柱渗流试验步骤 试验主要分为以下4步：（1）试样制备。土柱设计高800 mm，
直径 150 mm，根据给定干密度计算出所需烘干土样的重量。在土柱容器内，将烘干土样分 20 层逐层
击实，每层土样的击实高度为 40 mm。在容器开孔处，利用特制模具在击实土柱上掏出孔洞，再装
入水分传感器。（2）加载。装样完成后，对土柱施加荷载。荷载分级加载，每级荷载大小为 10 kPa。
当土柱轴向变形稳定后（轴向变形量<0.01 mm/h）施加下一级荷载，直至目标荷载。（3）湿化。加载至
目标荷载且土柱轴向变形稳定后，打开马氏瓶阀门，同时启动秒表。每间隔一定时间记录上部电子
秤读数、百分表读数、湿润锋前进位移。（4）拆样。土柱底部出水后每间隔一定时间记录底部电子秤
读数，当土柱底部出水稳定时（电子秤读数变化小于 1 g/h 且至少持续 24 h），水-力耦合渗流试验结
束。

4 试验结果分析

4.1 湿润锋前进速率 采用湿润锋前进法（WFAM）开展了在水-力耦合作用下的一维土柱渗流试验，

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