Page 46 - 水利学报2021年第52卷第3期

图 7（a）中，轴向力 40 kPa 时初始阶段的湿润锋速率略小于轴向力 80 kPa 时的湿润锋速率。这是
因为初始干密度较小的土柱开始湿化时，表层土壤的不均匀性对湿润锋前进速率产生一定的影响，
随着入渗深度增加，这种影响逐渐消失。由图 7 可知，初始干密度和轴向力均会导致湿润锋速率发生
改变，而轴向力对湿润锋速率的影响，本质上是通过改变土体干密度实现的。这说明土体干密度是
影响湿润锋速率的主要因素。
4.2 水-力耦合作用下砂质黄土渗透系数 为探究砂质黄土在水力耦合作用下的渗透特性，开展了
九组一维土柱渗透试验。在入渗过程中，假定在水分传感器周围土体在由干变湿时，土体变形量忽
略不计。因此，可利用不同干密度条件下砂质黄土的 SWCC，得到不同含水率所对应的基质吸力。该
假定基于以下 3 个原因：（1）传感器周围土体由干燥变为接近饱和状态的时间较短，土体在短时间内未
发生较大变形；（2）土柱湿化变形集中在湿化的初始阶段，变形速率随湿化时间增加而减小；（3）由于
土体和容器间不可避免的摩擦力，加载变形主要发生土柱表面，传感器周围土体的干密度变化较小。
由式（1）计算得到不同初始干密度砂质黄土的渗透系数如图 8—10 所示。在不同初始干密度和轴
向力作用下，渗透系数随基质吸力增加而减小。图 8 是初始干密度为 1.40 g/cm 时，不同轴向力作用
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下不同测试截面的渗透函数曲线。可以看出，不同截面处渗透函数曲线呈现明显的分层现象，且分
层性随轴向力增大而增大。例如，当轴向力为 80 kPa 时（见图 8（c）），同一基质吸力下渗透系数最大
值和最小值相差接近一个数量级。这是由于轴向力作用下，土柱各截面干密度分布不均。

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图 8 初始干密度为 1.40 g/cm 时不同轴向力下渗透系数函数

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图 9 初始干密度为 1.55 g/cm 时不同轴向力下渗透系数函数

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图 10 初始干密度为 1.65 g/cm 时不同轴向力下渗透系数函数
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