温度条件影响下不同类型黏性土低速渗流特征

摘要

在低水力梯度条件下，低渗透介质往往会出现低速渗流现象。探究低速渗流的机制对地下水环境保护研究至关重要。低渗多孔介质中流体流动受多种因素的共同影响。本文通过室内定水头渗透实验和核磁共振实验，系统研究了不同温度对不同类型黏性土低速渗流的影响规律与机理。结果表明：1)温度升高显著提升黏性土渗透系数，在5～30℃范围内，随温度升高，白浆土、黄土、淤泥质土稳定渗透系数分别提高了289.9%、210.4%、156.2%,同时临界水力梯度从10左右降至4左右；2)温度升高促进弱结合水向自由水转化，温度由5℃上升到30℃,白浆土、黄土、淤泥质土结合水质量分数分别降低23.1%、22.8%、25.6%,结合水质量分数减少可增大有效孔隙空间，降低流动阻力，进而提升渗透系数并降低临界水力梯度；3)温度对渗透系数的调控存在黏度-结合水耦合效应，但结合水对渗透性的影响占主导地位，在5～30℃区间，随温度升高，结合水对黏性土渗透系数的贡献率整体呈增加趋势，相同温度条件下，白浆土结合水对渗透系数的影响最大，黄土次之，淤泥质土最小。

关键词

黏性土 / 低速渗流 / 温度 / 核磁共振 / 结合水