（岩土工程专业论文）粗粒料渗透特性及渗透规律试验研究.pdf

四川大学硕士学位论文 粗粒料渗透特性及渗流规律试验研究 岩土工程专业 研究生；刘黎指导教师：何昌荣教授 摘要 坝体的破坏和失事使土石坝渗透破坏机理的研究成为一个迫切需要解决的 问题。特别是近年来面板堆石坝的迅速发展使堆石坝料中渗透特性的研究更加 迫切。尽管粗粒料中的非达西渗流规律的研究也有一定进展，但还未形成一定 的理论体系，且非达西渗流理论还没有广泛用于实际工程的渗流分析中。 本文对级配不连续和级配连续的粗粒料进行渗透试验，探讨影响堆石坝料 渗透特性的各种影响因素，确定各自的渗透稳定特性、破坏准则以及粗粒料的 渗流规律。并建立一、二维非达西渗流的计算模型，与相应的达西渗流进行比 较。通过本次试验研究，得出以下主要结论： ( 1 ) 试样主要有两种不同的破坏型式，即管涌和流土。管涌现象分两种情 况，一种是发展性管涌，另一种是非发展性管涌；级配连续型试样只有在低密 度情况下才发生发展性管涌。 ( 2 ) 干密度pd 、细料含量p f 、不均匀系数c i l 对粗粒料渗透特性有较大影 响。 ( 3 ) 通过对级配不连续型试样试验结果的分析，考虑细料对租料孔隙的填 充程度及试样中所缺粒径级颗粒百分含量的影响建立了其管涌类型的判别式 ( 4 ) 以巴甫洛夫斯基定义的临界雷诺数来确定达西渗流流速上限值是合理 可行的。 ( 5 ) 对超过达西定律适用上限的试样采用f o r d a h e i m e r 公式和指数公式来 拟合其j v 关系曲线，在此基础上分别建立了一、二维非达西渗流模型，并对 一维( y 方向) 渗流模型进行求解。可以看出，不能采用线性渗流规律来近似代 摘要 替非线性渗流规律。 关键词：粗粒料管涌流土达西渗流非达西渗流 四川大学硕士学位论文 t e s ti n gs t u d yo n s e e p a g ep r o p e r t ya n ds e e p a g el a wo ft h ec o a r s eg r a i n g a j o r ：g e o t e c h n i c a le n g i n e e r i n g 7 p o s t g r a d u a t e ：l i u l i t u t o r - p r o h ec h a n g r o n g a b s t r a c t t h eb r e a k a g eo fd a m sm a k e st h es t u d yo hm e c h a n i s mo fs e e p a g ef a i l u r e so f t h ee a a l ad a r n st ob ea q u e s t i o nw h i c hn e e d st ob er e s o l v e di m m e d i a t e l y e s p e c i a l l y t h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h ec o n c r e t ef a c e dr o e k f i l ld a m sm a k e st h es t u d yn l 犯 e x i g e n t a l t h o u g hp r o g r e s sh a sb e e nm a d eo nt h es t u d yo f t h en o n - d a l c ys e e p a g el a w o ft h ec o a r s eg r a i n , t h es y s t e mi n f oh a sn o tb e e nf o r m e da n dt h en o n - d a r c ys e e p a g e l a wh a sn o tb e e nu s e di nt h ea n a l y s i so f s e e p a g ei nr e a lp r o j i e c t s i nt h i sp a p e r , s e e p a g et e s t sh a v eb e e nm a d eo nc o a r s eg r a i nw i t hb h n o d a l g r a i n - s i z e - d i s t r i b u t i o na n du n i m o d a lg r a i n - s i z e - d i s t r i b u t i o n n 嵋f a c t o r st h a ta f f e c tt h e s e e p a g ep r o p e r t yo fc o 甜 s eg r a i nh a v eb e e nd i s c u s s e d t h er u l eo fs e e p a g ef a i l u r e s a n dt h es e e p a g el a wo fc o a r s eg r a i nh a v e b e e ne s t a b l i s h e d t h e l da n d2 - d n o n - d a r e ys e e p a g em o d e l s h a v eb e e n e s t a b l i s h e d , w h i c h a r ec o m p a r e dw i t h c o r r e s p o n d i n gd a c r ys e e p a g em o d e l s b yt h es t u d y , t h ef o l l o w i n gc o n c l u s i o n sw e r e c o n c l u d e d ： ( 1 ) t h e r eu r et w om a i nk i n d so f s e e p a g ef a i l u r e s ：p i p i n ga n ds o i lf l o w a n dt h e p i p i n gc a nb ed i v i d e di n t ot w ok i n & ，t h a ta l ep i p i n gd e v e l o p i n gw i t ht h et i m ea n d p i p i n gn o td e v e l o p i n gw i t ht h et i m e o n l yw i t hl o wd r yd e n s i t y ，t h es e e p a g ef a i l u r e s o fc o a r s eg r a i nw i t hu n i m o d a lg r a i n - s i z e d i s t r i b u t i o nw i l lb ep i p i n gd e v e l o p i n gw i t h t h e t i m e ( 2 ) t h ed r yd e n s i t , ，c o n t e n to f f r e eg r a ma n dn o n - u n i f o r mc o e f f i c i e n ta f f e c t t h es e e p a g ep r o p e r t yo f e o a l s eg r a i n m ( 3 ) b y t h es e e p a g et e s t so f c o a r s eg r a i nw i t hb i m o d a lg r a i n s i z e - d i s t r i b u t i o n , t h ed i s c r i m i n a n to f t h ek i n do f p i p i n gh a sb e e ne s t a b l i s h e d ( 4 ) c a l c u l a t i n gt h eu p p e rl i m i tv e l o c i t yo f f l o wo f t h ed a r c ys e e p a g el a wb yt h e c r i t i c a lr e y n o l d sn u m b e rb r o u g h tf o r w a r db y ab i f0bekhni sf e a s i b l e ( 5 ) d e s c r i b e dt h er e l a t i o n g s h i pb e t w e e nt h eh y d r a u l i cg r a d i e n ta n dt h ev e l o c i t y w i t ht h ef o r c h h e i m e rf o r m u l aa n dt h ep o w e rf o r m u l aw h e nt h ev e l o c i t yo ff l o wi n c o a r s eg r a i ne x c e e d e dt h eu p p e rl i m i t v e l o c i t yo f f l o wo f t h ed a r c ys e e p a g el a w t h e n t h e l - da n d2 - dn o n - d a r c ys e e p a g em o d e bh a v eb e e ne s t a b l i s h e da n dt h e1 - dm o d e l h a sb e e ns o l v e d i ti sp r o v e dt h a tt h en o n - d a r c ys e e p a g er e g u l a r i t yc a l ln o tb e a p p r o x i m a t e l yr e g a r d e da st h ed a r c ys e e p a g er e g u l a r i t y k e y w o r d s ：c o a r s eg r a i n p i p i n g s o i lf l o w d a r c ys e e p a g e n o n - d a r e y s e e p a g e ， i v 1 概论 l 概论 1 1 问题的提出 据统计，除了洪水漫顶，由渗流引起的管涌、内部冲蚀等是造成土石坝破 坏和失事的主要原因【l - 2 。1 9 9 3 年8 月2 7 日，青海省共和县境内的沟后水库面 板堆石坝在其初次高水位运行时突然溃决。洪水吞噬了位于下游1 3 公里的恰卜 恰镇的部分民房、工厂、，墒店，造成2 8 8 入死亡、4 4 人下落不明的惨剧【3 】。沟 后水库大坝并不是唯一的在初次蓄水时由于渗流而失事的土石坝。1 9 7 6 年6 月 5 日，美国的提堂( t c t o n ) 大坝在初次蓄水时由于靠近坝肩的心墙料的管涌破 坏而溃决。美国的芳坦纳( f o n t e n e l l e ) 大坝是由于渗流而遭受破坏的另一个例 子 4 1 。1 9 6 1 年7 月，印度的潘谢特( p a n s h c t ) 大坝在其一期工程接近竣工时失 事，管涌破坏被认为是失事的主要原因之m s l 。坝肩渗透破坏也是土石坝失事 的原因之一，例如美国的清水支流坝( c l e a rb r a n c hd a m ) 、东部支流坝( e a s t b r a n c hd a m ) 等【4 j 。这些坝体的破坏和失事使土石坝渗透破坏机理的研究成为 一个迫切需要解决的问题。特别是近年来面板堆石坝的迅速发展使堆石坝料中 渗透破坏的研究更加迫切。 水在一般土体中的渗流遵循达西定律，水力坡降与渗透流速呈线性关系， 如果水力坡降已知，根据土体的渗透系数就可以求出土体中的渗透速度。反之， 如果渗透速度已知，水力坡降也可以通过达西定律求出。但对于堆石粗粒料丽 言，随着渗透速度的增长，达西定律就暴露出了局限性，水力坡降与渗透速度 的关系并非线性。水在堆石粗粒料中的渗流处于紊流状态，应该用孔隙介质中 的紊流理论来分析 6 - 1 1 。而在实际工程中，为了方便简化计算常常将粗粒料的渗 流规律简化为达西渗流规律。随着建设事业的发展，工程实际的迫切需要，正 确认识水在堆石粗粒料中的渗流规律尤显重要。从上个世纪初开始，陆续有不 少成果面世。众多先行者已为这一领域的研究开辟了道路 1 2 前人研究成果的回顾 1 2 1 渗透稳定研究成果的回顾 粗粒料的渗透稳定性与粗粒料颗粒组成的关系尤为密切，渗透稳定性的研 究实质上就是对颗粒组成特性的研究。研究粗粒料的渗透稳定，目的就是要研 究粗粒料在不同粒径不同级配条件下产生渗透破坏的可能性、渗透破坏的形式 四川大学硕士学位论文 及产生渗透变形时临界坡降的大小等。而控制的关键性因素，各家论点不同， 研究结果也不尽相同。 1 2 i 1国外对渗透稳定研究成果的回顾 上个世纪9 0 年代以前，国外对士体渗透稳定性的研究较多，但随着西方国 家拦河大坝的修建逐渐减少，对士体渗透稳定性的研究也越来越少。上个世纪 5 0 年代以前，有关土的渗透稳定问题，主要是太沙基( t e r z a g h i ) 的隆起理论。 1 9 2 2 年，太沙基【9 】做板桩围堰防渗砂模型试验时，把下游土体砂面被渗透水头 顶起浮动的现象称为管涌( 原德文g r u n d b r u e h ) ，随后，它就代表着地基土的渗 透变形总称了。而且根据单位体积土体在水中的浮重和作用于该体积的渗透力 相平衡的原理引导出了渗流向上顶托土体发生渗透破坏的临界坡降为土体浮容 重与水容重之比( 下文均称为太沙基公式) 。许多试验资料表明，以这种方法算 出的临界比降比实测值偏小1 5 2 0 ，主要原因是由于没有考虑周围土体对 产生渗透破坏土体的约束作用。因此扎马林【1 0 l 在此基础上增加了o 5 n ( n 为土 体的孔隙率) 的修正值。 依斯托美娜( i s t o m i n a ，1 9 5 7 年) 【l l 】将理想的单一粒径土的研究首次引申 到天然不均匀无粘性土，明确地将土的渗透破坏形式划分为流土、管涌、接触 流失及接触冲刷四种类型，将管涌定义为细颗粒在渗流作用下沿着骨架颗粒孔 隙道的移动或流失，而流土定义为局部土体或颗粒群体被渗流冲动流失，这样 太沙基的管涌临界坡降公式也就相当于流土类型的破坏了。依斯托美娜给出了 土的不均匀系数c l l 与渗透破坏形式的关系；并根据可移动颗粒在水中的自重和 渗流对该颗粒的作用力相平衡的原理得出土体发生管涌破坏的临界坡降公式， 根据理论分析并结合试验资料最后从实用的观点又给出了允许渗透坡降与土体 不均匀系数c i i 的关系，如表i 1 所示。 表1 - 1 依斯托美娜研究成果表 i 不均匀系数c i i 2 0 i 渗透破坏形式流土型过渡型管涌型 i 允许渗透坡降 0 4 o 2o i 2 l 概论 康德拉且夫( k o n d r a t e h e v ，1 9 5 8 年) 【2 】考虑了土的粒径分布曲线的形状及 混合料中粗料的孔隙率两种因素。称粗料为骨架，并将无粘性土根据粒径分布 曲线分为单峰土和双峰土，认为单峰土渗透破坏形式主要是流土，若出现管涌， 也属局部性。而双峰土则以曲线上的谷点将其分为粗料和细料两部分，细料称 为填料，以混合料中粗料的孔隙率愧。与粗料单独存在时的孔隙率，1 2 相比较，给 出了判别渗透破坏形式的准则：若 ，如表明细料使粗料颗粒处于互相不接触 的状态，所以渗透破坏形式为流士。根据分析结果认为嘞= 5 0 ，因此最后判 别式为 5 0 。满足该判别式时为流土破坏，否则为管涌破坏。管涌有可能 是整体或局部管涌两种形式，需作进一步分析。当d o m 时，渗透破坏形式 为整体管涌，即随时间发展的管涌，也叫发展性管涌；当见 2 0 0 时进入完全紊流区。芬奇( f a n e h e r ) 等1 3 4 1 人根据他们的试验结果 认为，临界雷诺数r e = i ，此一界限相当于紊流的开始，即r e i 时达西定律 适用。林奎斯特( l i n d q u i s t ) 嘲总结前人资料，认为r e 4 时达西定律适用；克 林格( k l i n g ) 认为r e l o 达西定律适用。 从多数资料来看，临界雷诺数r e = l 1 0 ，即当r e 不超过i l o 时，达西 定律是适用的。但是夏迪格总结众多的前人资料，发现临界雷诺数相差极大， 从最小的o i ( 尼尔逊，n i e l s o n ) 至l j 最大的7 5 ( 普兰因和摩里逊，p l a i n 和m o r r i s o n ) ， 相差达7 5 0 倍。因此，他认为这些关系式只能适合某一组特定的多孔介质，而 不可能是通用的。这种分歧说明用临界雷诺数区分流动区域，实质上还是将多 孔介质视为一束毛管，认为管流和多孔介质渗流相似。各个研究者得到的临界 雷诺数的极大分歧，有可能说明这种理论的根本失败嘲。 某些研究者从颗粒粒径方面进行研究。如司立稀特研究指出【3 明，当土的平 均粒径在0 0 1 m m 3 m m 范围时，达西定律是适用的，对小于该范围的粘土和 大于该范围的大颗粒土，不能使用达西定律。海森( h a z e n ) 的试验表明，d i o 3 r a m 时，v j 呈直线关系。泰勒利用芬奇等的试验结果，以r e = i 作为达西 定律适用的界限，令y = 材，= i ，并用海森公式后= 1 0 0 d 2 ，解出d 大致是 o 5 m m ；如果j - - 8 ，则d 大致为0 2 5 m m t 翻。临界雷诺数r e = 1 ，是保守的近似 值。此外，还可以看出，梯度对临界粒径的影响也不大。奥特尔( o h m ) 给出 了土中渗流符合达西定律时的水力比降j - q 土体的有效粒径西。的关系，如表 i 2 所示 3 9 1 表l - 2 达西定律适用时的水力比降j 与d l o 的关系 i d l o ( r a m ) 0 0 5o 1o 20 5l i j 8 0 01 0 0 1 2o 8o 1 也有一些研究者直接从试验资料绘成的图解上，区分层流和紊流区，划分 出达西定律的适用范围。如辛格( s i n g h ) 【帅1 举出的达西定律的适用范围，如图 l - 2 所示。 l 概论 划 螂 r 甍 漉速v ( 1 f 。c m s ) 图l _ 2 达西定律适用范围图f 4 0 】 1 2 2 3 粗粒料渗流规律的研究 从上述各个研究者的研究成果来看。是作了大量工作。取得了许多宝贵经 验。但每个研究者根据自己的条件，都有自己偏重的一面，得出的公式有一定 的适用条件和范围。尽管形式不同，侧重不同，但各种公式都说明了达西定律 有一定的适用范围，并且对大粒径土石料是不适用的。 福希海默( f o r c h h e i m e r ，1 9 0 1 年) t 4 1 1 首先建议对于粗粒土的渗流规律应在达 西定律的表达式后面加一个二次项，去适应试验资料： ，= a v + b y 2 ( 1 - 8 ) 为了拟合试验资料，他又一再修改表达式，在( 1 - 2 ) 式的右端又补充了一 个三次项，即 ，= a y + b v 2 + c v ( 1 - 9 ) 式中a ，b ，c 一系数。 1 9 5 2 年波鲁巴里诺娃柯琴娜发现粗粒土的渗透坡降不仅与流速有关，而 且和加速度有关 4 2 1 ，即 9 四川大学硕士学位论文 j = a v + b v 2 + c 竺( 1 1 0 ) 有人还提出如下的指数关系式【4 3 州： 7 j = c v m ( 1 1 1 ) 式中m 为渗流指数，m = l 2 。 从已发表的各种非线性定律的表达式来看，归纳起来不外乎就是以上四 种基本形式。各个公式中的系数a b 、c 有从试验中得出的经验值，也有从理 论上导出的理论表达式【4 习。 如欧根( e r g t m ) m 从柯森卡门公式得出： ，= 5 ( z ( 1 - 厂n ) 2 v m , 2 9 n 矿+ 塑：；i ；生生y 2 c - - 2 ， 。 5 毋岛。 对于球形颗粒，m = 蒯2 ( 吉万扩) = 鲁：贝q 式( 1 - 1 2 ) 可写成 川万( 1 - n ) 2 vy + 三等矿2 ( 1 - 1 3 ) 上式中口、卢土颗粒形状系数；竹土体孔隙率； t 单位土体体积 的比表面积；y 水体运动粘滞系数；d 士颗粒直径。 欧根给上式中的系数以定值，得： ，=150(1-矿n)2vv+175锗gng n 矿 ( 1 一1 4 ) d 。 而杰特( g e n t ) m 则由试验得出系数值1 2 0 7 0 6 和1 2 0 9 分别取代上式中的1 5 0 和1 7 5 。 1 3 当前需要解决的主要问题及本次研究的目的 从已发表的文献来看，土体渗透稳定性的研究基本从简单的单因素研究， 逐渐发展到土粒结构的多因素或控制粒径多点法以及目前发展的整个颗分曲线 法。但由于试验方法、渗流方向以及鉴别细颗粒冲动或流失量的衡量标准不同， 1 概论 以致试验资料规律性差，成果分析难以互相吻合，迄今为止，还没有一个被公 认的统一准则或计算模式用于土体渗透稳定判别。尤其对级配不连续土料渗透 特性的研究涉及较少。而在自然界中，不均匀土的颗粒组成有不少呈级配不连 续型。 尽管粗粒料中的非达西渗流规律的研究也有一定进展，但还未形成一定的 理论体系，已发表的公式多建立在经验的基础上，而且非达西渗流理论还没有 广泛用于实际工程的渗流分析中。总之，在粗粒料渗透特性研究中，还存在许 多急待解决的问题。 本文的主要研究目的是对级配不连续和级配连续的粗粒料进行渗透试验， 探讨影响堆石坝料渗透特性的各种影响因素，确定各自的渗透稳定特性、破坏 准则以及粗粒料的渗流规律。并建立一维和二维非达西渗流的计算模型，与相 应的达西渗流进行比较。 四川大学硕士学位论文 2 粗粒料的颗粒组成特征 颗粒组成是研究粗粒料基本特性的主要依据，通常以各粒径级含量的累积 曲线或分布曲线表示。粗粒料的颗粒组成分均匀和不均匀两大类，本文主要研 究颗粒组成不均匀的粗粒料。颗粒组成不均匀的粗粒料有级配不连续和级配连 续两种类型，它们的累积曲线和分布曲线有明显的区别。 2 1 级配不连续型粗粒料的颗粒组成特征 级配不连续的土，也称缺乏中间粒径的土，累积曲线明显呈椅子形，细粒 部分向粒径不断减小的一端突起。如图2 1 ( a ) 所示；粒径分布曲线明显呈双 峰，双峰之间有的曲线有间断处，如图2 - l ( b ) 中级配不连续i 型土所示，该 土样所缺乏的粒径级有两个，分别为1 2 m m 和2 5 m m ；级配不连续型士料有 的分布曲线虽然相连接，但最低点的粒径含量小于或等于3 蚶1 2 l ，如图2 1 ( b ) 中级配不连续i i 型所示，它所缺乏的粒径级有一个，即l - 2 m m ，该粒径级颗粒 含量为2 。 级配不连续型土料粗细料的区分粒径是所缺粒径级的最大和最小粒径的平 均值，大于该粒径的料为粗料( 骨架) ，其余为细料( 填料) 。 + 级配不连续i 型 十级配不连续型 1 0 0i ol0 1 土颗粒直径( ) ( a ) 累积曲线 1 2 加 的 如 协 o 女v凝奴陋鞲砌帐* 2 租粒科的颗粒组成特征 十级配不连续i 型 十级配不连续型 1 0 01 010 1 土颗粒直径( m m ) ( b ) 分布曲线 图2 - l 级配不连续型粗粒料的颗粒组成曲线示意图 2 2 级配连续型粗粒料的颗粒组成特征 级配连续型土料的累积曲线的特点表现为曲线的坡度无明显平缓段，细粒 部分向粒径不断增大的一端突起；分布曲线明显呈单峰。而且多呈左偏峰，如 图2 - 2 所示。 级配不连续型土料是以区分粗细料来讨论细料含量与土基本性质的关系。 从前人的研究成果来看，这样的做法是可以引伸到级配连续型土料中的l 1 2 1 ，因 此，同样将级配连续型土料分为粗、细两部分。级配连续型土料粗细料的区分 粒径一直是值得探讨的问题。刘杰从级配连续土最优级配的概念出发，认为应 当以颗粒的几何平均粒径d ，= 拓4 。来作为粗细料的区分粒径，其中如、面。 分别表示土样颗粒累积曲线中小于某粒径土颗粒含量分别为7 0 、1 0 所对应 的颗粒直径；毛昶熙 4 s 1 通过分析骨架( 粗料) 颗粒所形成的孔隙大小确定出了 填料( 细料) 最大粒径的法则，也就相当于确定出了粗细料的区分粒径为 d ，= 1 3 丸d 。，其中丸、丸分别表示土样颗粒累积曲线中小于某粒径土颗粒 舌 伯 如 享； m 0 ， $v糕永_旦搿锄球竹寺 四川大学硕士学位论文 含量分别为8 5 、1 5 所对应的颗粒直径。目前在工程界有两种区分细料的方 法，一种是以l 一2 r m n 的粒径作为区分粒径，另一种是以5 r a m 的粒径作为区分 粒径。前者主要用于区分土的渗透稳定性，后者主要用于研究土的压实性，这 两种方法都没有充分的理论依据。多数单位从应用方便出发，以5 m m 的固定粒 径作为区分粒径【4 9 l 。从多数研究者的试验成果来看，渗透试验中流失的颗粒直 径多数都小于0 5 n u n ，很少达到l m m 或2 m m ；同时，2 m m 又是砂和砾石的分 界粒径【5 0 j ，故将2 m m 作为本次试验级配连续型土料粗细料的区分粒径。 1 0 0 9 0 8 0 g 7 0 求6 0 匿5 0 絮4 0 芝3 0 2 0 1 0 o + 累积曲线 + 分布曲线 1 0 0l ol0 1 土颗粒直径( r a m ) 图2 - 2 级配连续型粗粒料的颗粒组成曲线示意图 1 4 3 粗粒料渗透试验 3 粗粒料渗透试验 本章分别对级配不连续和级配连续的粗粒料进行了渗透特性的综合试验研 究，其中涉及以下主要内容：渗透流速v 冰力坡降j 关系；渗透流速v 、水力 坡降j 随时间t 变化的过程等。对于级配不连续的粗粒料重点研究试样不均匀系 数c l i 、土样颗粒级配中所缺粒径级颗粒的百分含量p 。、细料含量p f 及干密度p d 对渗透特性的影响。对于级配连续的粗粒料重点研究细料含量p f 、干密度pd 对渗透特性的影响。 3 1 土料情况 试验所用的土料岩性为砂岩，取自四川省巴蜀江油电厂二期扩建工程汪家 沟料场。砂岩的矿物成分以石英、长石为主，多为硅、钙质胶结，弱风化，强 度较高，抗风化性好。试验用砂岩各物理力学参数见表3 1 。 表孓l 试验用砂岩物理力学参数表 岩性比烘干普通饱和弹性 泊松干抗压湿抗压软化 重 密度吸水率吸水率模量比强度强度系数 ( g c m 3 ) ( ) ( ) ( g p a ) ( m p a )( m p a ) 砂岩2 6 82 6 4o 7 70 8 84 0 5o 2 41 2 71 0 20 7 9 3 2 试验内容 3 2 1 级配不连续试样试验内容 ( 1 ) 控制试样干密度pd 及细料百分含量p f ，改变试样不均匀系数q 、所 缺粒径级及所缺粒径级颗粒的百分含量p 。，考察试样粗细粒径的相对比值及p q 对试样的临界坡降j k 及渗透坡降j 渗透流速v 关系曲线的影响； ( 2 ) 控制试样所缺粒径级、所缺粒径级颗粒的百分含量p 口及细料百分含 量p f ，改变干密度pd ，考察干密度pd 对试样的临界坡降j i 及渗透坡降j - 渗透 流速v 关系曲线的影响； ( 3 ) 控制试样所缺粒径级、所缺粒径级颗粒的百分含量p a 及干密度pd j 改变细料含量p f ，考察细料含量p f 对试样的临界坡降j k 及渗透坡降j 渗透流速 四川大学硕士学位论文 v 关系曲线的影响； 3 2 2 级配连续试样试验内容 ( 1 ) 控制试样细料含量p f ，改变干密度pd ，考察干密度pd 对试样的临界 坡降j k 及渗透坡降j 渗透流速v 关系曲线的影响； c 2 ) 控制试样干密度pd ，改变细料含量p f ，考察细料含量p f 对试样的临 界坡降j k 及渗透坡降j 渗透流速v 关系曲线的影响； 试验内容见表3 - 2 和表3 - 3 。 表3 - 2 级配不连续型试样试验内容表 考察土样不均匀系数c 。及p a 的影响 p d ( g c m 3 )所缺粒径级c ip q ( ) 孓也咖 2 l m m 1 8 7 1 9 l 1 6 2 - , - 4 4m 4 l o 5 r a m 2 一l ，l o 5 r a m 考察干密度pd 的影响 所缺粒径级 p n ( )细料含量p f ( ) pd ( 出m 3 ) 2 0 l ，9 l1 8 21 7 4 2 l m m0 3 02 o o 1 9 li 7 9 4 02 o o1 9 l1 8 l 考察细料含量p f 的影响 所缺粒径级 p q ( ) pd ( g c r a 3 )细料含量p r ( ) 2 l m moi 9 i2 03 0 4 0 3 粗粒料渗透试验 3 3 试验级配 级配不连续型试验土样的颗粒组成、级配曲线及试样的各特征指标分别见 表3 4 图3 - 1 ( a ) 一( e ) 和表3 6 ；级配不连续型试样共2 个组，1 8 个土样； 其中第一组9 个土样，编号为l 一1 。1 9 4 ，主要考察土样不均匀系数c 1 及所缺 粒径级颗粒的百分含量p a 对土样渗透稳定性的影响；第二组9 个土样，编号为 2 - l 承啪2 3 懒，主要考察干密度pd 及细料含量p f 对级配不连续土样渗透稳 定性的影响。 级配连续试样的颗粒组成、级配曲线及试样的各特征指标分别见表3 5 、图 3 - 2 和表3 7 ；级配连续型试样1 个组，编号为3 - i # 3 矿，8 个土样，主要考察 干密度t 3d 及细料含量p f 对级配连续土样渗透稳定性的影响。 四川大学硕士学位论文 表3 - 4 级配不连续型试样颗粒组成表 土样颗粒组成( ) 编号 6 0 - 4 04 m 之o2 0 l o i m 巧5 - - , 22 li - 4 ) 5o 5 一旬2 5 0 2 5 - - 0 i o ，l 1 1 8 o1 7 02 5 o2 0 o1 0 o0 05 o7 o8 00 0 1 矿 9 o2 0 o 3 0 02 0 0 2 o8 o7 o4 0o 0 i 1 0 0 2 0 o2 8 o 2 2 01 o 4 04 o6 o5 o0 0 l 彳1 0 o2 0 o 2 8 02 2 o 3 o 8 o5 o4 oo oo o l 8 o1 5 o2 5 0 2 0 0 i o o7 o 2 o 5 ol o o o o l 1 3 o1 5 o 2 5 o2 0 0 1 0 o 3 o t o 04 oo 0 1 ，8 01 5 o2 8 02 0 0l o 01 01 0 1 2 05 ，oo 0 1 矿2 0 02 7 o3 0 o3 o3 o1 2 05 oo o l l o o3 5 03 3 o0 04 06 o1 0 02 o0 o 2 1 # 毒8 o1 7 02 5 o2 0 o1 0 0o o5 o7 0 08 0 00 0 2 j 2 彻7 o1 4 8 82 1 8 81 7 5 08 7 5 o o7 51 0 51 2 oo o 2 3 枷6 01 2 7 51 8 7 51 5 o o7 5 0o o1 0 01 4 0 1 6 oo o 表3 - 5 级配连续型试样颗粒组成表 土样 颗粒组成( ) 编号 6 0 - 4 04 m 七02 0 1 0 i m 巧 丑2 ll , - o 50 5 - 0 2 5o 2 5 o 1 o 1 3 1 9 01 9 1 3 2 8 1 32 2 51 1 2 53 53 o2 o1 5o o 3 8 01 7 02 5 o2 0 oi o o 7 o6 04 o3 oo o 3 - 3 脚 7 01 4 8 82 1 8 81 7 58 7 5l o 59 06 o 4 5 0 0 3 矿 6 01 2 7 5 1 8 7 51 5 0 7 51 4 01 2 08 o6 oo 0 注：2 - l 艇”婚即试样编号2 1 婚、2 1 船、2 1 协亦即土样2 - 1 。分别在三种不同的密度下进行 了三次试验2 。，2 3 黼、3 2 i 删蛐、3 3 + 。同理。 1 8