Page 104 - 水利学报2021年第52卷第5期

验 ， 分 析 其 宏 观 渗 透 特 性 的 变 化 规 律 。 将 经 历 一 定 冻 融 次 数 的 试 样 置 于 真 空 缸 内 进 行 抽 气 约
180 min， 然 后 进 水 浸 泡 24 h 以 上 。 将 饱 和 后 的 试 样 安 装 在 三 轴 渗 透 仪 器 上 ， 对 其 逐 级 施 加 围 压
100、200、300 、400、500 和 600 kPa，进行固结渗透。具体试验方案如表 2 所示。其中，第 1—4 组
为研究掺砾量的影响，不同掺砾量的试样均在其全料最优含水率下以相同的压实度制样，为防止试
样击实制备过程中砾石颗粒破碎而影响其初始级配，同时考虑试样分层击实的难易程度，参照相关
［30］
试验经验，制样时控制压实度为 0.8 ；第 3、5—9 组为研究冻融次数的影响，试样掺砾量均控制为
30%，且在其最优含水率下制样；第 3、10—13 组为研究初始含水率（全料含水率）的影响。

表 2 试验方案

组别 掺砾量/% 初始含水率/% 黏土基质含水率/% 冻融次数 围压/kPa
1 0 11.4 11.4
2 10 10.5 11.6
0 和 1
3 30 8.3 11.6
4 50 6.6 12.8
5 2
6 3 0、100、200、
7 8.3 11.6 5 300、
8 7 400、500、600
9 30 10
10 4.0 5.5
11 6.5 9.1
1
12 10.0 14.1
13 12.0 16.9

4 试验结果与分析

4.1 围压的影响 图 4 是不同围压下渗透系数和孔隙比的变化规律（以 8.3 %含水率、30 %掺砾量的

试样为例）。围压的改变将直接导致试样孔隙比产生变化，进而影响试样的渗透系数，孔隙比的变化
从材料的内部孔隙结构角度直接反映了渗透系数变化的本质原因。本文试验中，试样孔隙比的变化
由试验过程中体变管的排水量以及初始孔隙比换算得到。由图 4 可见，随着围压的增加，渗透系数逐
渐降低并趋于一个较稳定的范围；当围压从 0 增大至 200 kPa 时，孔隙比从 0.55 大幅度降低到 0.40 左
右，对应的渗透系数也急剧减小，主要是由于试样在围压作用下被快速压缩，孔隙比越来越小；当
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围压超过 400 kPa 时，孔隙比减小至 0.33 ~ 0.36 并基本趋于稳定，渗透系数基本维持在 10 ~10 cm/s

（cm · s -1 ）

渗透系数/

（a）渗透系数 （b）孔隙比
图 4 不同冻融次数下掺砾黏土渗透系数和孔隙比随围压的变化关系
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