[发明专利]一种非饱和黄土水分入渗深度计算方法

说明书

本发明公开了一种非饱和黄土水分入渗深度计算方法，包括步骤：一、采集不扰动土样；二、测量不扰动土样中土样的接触角；三、测量不扰动土样的土样的孔径大小；四、测量不扰动土样中土样的毛细孔隙的毛管阻力；五、测量浸水区域地表水头压力；六、计算非饱和黄土水分入渗深度。本发明通过对标准的Jurin准则进行修正，采集不扰动土样中土样毛细孔隙中的毛管阻力F，并考虑浸水区域地表水头压力对黄土地区非饱和土水分向下移动的影响，提出了一种新的、适用于非饱和土的入渗公式，使得测定结果较为理想，通过采集浸水区域的原状土样，将不扰动土样放在室内测量，耗时少，费用成本低，所得结果与实际情况偏差小。

技术领域

本发明属于非饱和黄土水分入渗深度计算技术领域，具体涉及一种非饱和黄土水分入渗深度计算方法。

背景技术

黄土广泛分布于世界各地，在黄土地区，大量黄土具有自重湿陷性(由于在上覆压力作用下被水浸泡而产生显著的附加沉降)，而黄土层往往较厚，这对当地的建设工程影响很大。按我国的《湿陷性黄土地区建筑标准》GB50025-2018，对于重要的建筑物，要处理全部的自重湿陷性黄土或自重湿陷性黄土的绝大部分。但是，对于黄土较厚的地区，地基处理成本较高，工程工期较长。在地铁、高速列车等大型工程中，为了节省投资，在自重湿陷性黄土场地进行了为数较多的试验场浸水试验。试验发现，随着深度的增加，水的渗透速度逐渐减小，在一定深度上，黄土的含水量、饱和度与其原始状态相比增加并不明显，远达不到饱和，即渗流停止，该深度称为临界浸润面深度。该深度以下，黄土未浸水，黄土的含水量和饱和度不增加，当然不会发生湿陷。也就是说，黄土地区地表入渗引起的临界浸润面深度非常有限，远远小于室内试验确定的黄土自重湿陷下限深度(MDP)。因此，临界浸润面深度可作为重要工程的地基处理最大深度，减少了大量资金，带来可观的经济效益，而现场试验坑浸试验费用高、耗时长、占地面积大。但目前还没有一种计算黄土临界浸润面深度的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种非饱和黄土水分入渗深度计算方法，可用于计算黄土浸水过程中临界浸润面的深度，通过对标准的Jurin准则进行修正，采集不扰动土样中土样毛细孔隙中的毛管阻力F，并考虑浸水区域地表水头压力对黄土地区非饱和土水分向下移动的影响，使得测定结果较为理想，通过采集浸水区域的不扰动土样，将不扰动土样放在室内测量不扰动土样的接触角、土样的孔径大小、土样毛细孔隙中的毛管阻力以及浸水区域地表水头压力，耗时少，费用成本低，所得结果与实际情况偏差小，不仅适合于非饱和黄土，而且适合于其它非饱和土，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种非饱和黄土水分入渗深度计算方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、采集不扰动土样：根据不扰动土样质量设计要求，在浸水区域采集不扰动土样；

步骤二、测量不扰动土样中土样的接触角；

步骤三、测量不扰动土样的土样的孔径大小；

步骤四、测量不扰动土样中土样的毛细孔隙的毛管阻力；

步骤五、测量浸水区域地表水头压力；

步骤六、根据公式计算非饱和黄土水分入渗深度h_c，其中，F为不扰动土样中土样的毛细孔隙的毛管阻力，w为浸水区域地表水头压力，r为不扰动土样的土样孔径大小，T为不扰动土样的表面张力，α为不扰动土样中土样的接触角，γ_w为水的重度。

上述的一种非饱和黄土水分入渗深度计算方法，其特征在于：步骤二中，利用接触角测量仪测定不扰动土样中土样的接触角α；步骤三中，利用核磁共振成像分析仪测定不扰动土样中土样的孔径大小r。

上述的一种非饱和黄土水分入渗深度计算方法，其特征在于：步骤四中，不扰动土样中土样的毛细孔隙的毛管阻力的测量过程如下：