Page 48 - 水利学报2021年第52卷第3期

值。土柱湿化前后稳定位移与轴向力 p 的关系如图 13 所示。湿化前，初始干密度较小的土柱轴向位
移较大，干密度较大土柱变形不明显。由此可见，当初始干密度较大时，处于干态的砂质黄土具
有较高的强度，不易被压缩。湿化完成后，各试样的轴向位移变化较大。以上数据表明，砂质黄
土具有较大的水敏性，在水-力耦合作用下土体结构破坏，导致湿化前后轴向位移差异较大。

5 结论

阳城隧道开挖过程中，内部砂质黄土遇水浸湿。在自重和附加应力作用下，土体的变形和渗流
处于动态变化中。探究水-力耦合作用下砂质黄土的变形和渗透特性，对指导隧道施工和安全运营起
到积极有效的作用。利用自主研制的水-力耦合试验装置对砂质黄土进行了一系列一维垂直渗透试
验，得到水-力耦合作用下非饱和土渗透系数的演化规律。主要有以下结论：（1）在不同初始干密度
和轴向力作用下，土柱湿润锋速率随着入渗时间的增加而减小，并在入渗后期逐渐趋于一致；（2）砂
质黄土的渗透系数随基质吸力的增大而减小。在不同测试截面处，渗透函数曲线出现分层现象。相
同初始干密度条件下，随着轴向力的增加分层现象越发显著；（3）初始干密度或轴向力的增大均会导
致渗透系数减小，而轴向力对土体渗透性的影响是通过改变土体干密度实现的。这说明土体干密度
是影响渗透性的主要因素；（4）砂质黄土具有较大的水敏性，在水-力耦合作用下土体结构破坏，导
致湿化前后轴向位移差异较大。
水-力耦合特性是非饱和土区别于饱和土的重要特性之一。尤其在土质堤坝防渗、核废料处置库
污染物迁移、隧道围岩支护等工程中，分析水-力耦合作用下土体的变形及渗透特性尤为重要，值得
进一步开展相关研究。

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