含水率對黃土滲氣性影響及其微觀機理

劉錦陽，李喜安，郭澤澤，黎澄生，馬馳洋

(1.長安大學(xué)地質(zhì)與測繪工程學(xué)院，陜西西安，710054；2.重慶大學(xué)土木工程學(xué)院，重慶，400045；3.中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所，湖北武漢，430071)

作為更新世黃土-古土壤序列的最頂層，馬蘭黃土(Q3)主要分布在黃土高原地區(qū)，厚度為10～30 m，最厚可達50 余米。馬蘭黃土是黃土地區(qū)工程建筑的天然地基和重要的填方材料，由于其結(jié)構(gòu)疏松多孔，使得水、氣兩相在黃土中自由滲透，部分土顆粒移動而重新排列，造成滲透固結(jié)、濕陷變形和強度降低[1]等地基問題，這些問題直接影響黃土地區(qū)的工程建設(shè)的穩(wěn)定性。隨著“一帶一路”計劃的推進，馬蘭黃土分布區(qū)工程建設(shè)活動逐漸頻繁，亟需解決黃土的水氣滲透問題。滲氣率ka又稱氣體滲透率，表征氣體通過測試多孔材料的難易程度，其測量簡單、快速，因此，很多研究者曾利用滲氣率ka研究多孔介質(zhì)的滲透性能。多孔介質(zhì)骨架顆粒的組成和排列方式、結(jié)構(gòu)特點以及外界因素是影響其滲氣性的主要因素。研究滲氣性時主要考慮含水率(飽和度)、干密度、施加的壓力等因素，其中含水率變化對于土體滲透性影響較大。COREY[2]發(fā)現(xiàn)在修正氣體滑脫效應(yīng)時，飽和土的滲透率約為干燥土滲透率的1/2。ZHAN等[3]發(fā)現(xiàn)當(dāng)壓實黃土的含水率越高且土塊越大時，土塊間孔隙增多，土樣各向異性明顯，滲氣率出現(xiàn)增大的趨勢。LIU等[4]發(fā)現(xiàn)在濕度較高時，膨潤土-砂混合物的有效氣體滲透率隨著圍壓的增大而明顯降低。劉奉銀等[5]通過不同增濕路徑下非飽和重塑黃土的浸水增濕試驗，發(fā)現(xiàn)不同增濕級數(shù)下滲透系數(shù)差異較小。CHEN等[6]利用改進的MAPL(modified air saturation law)模型研究了黃土滲氣率和液體飽和度、含水率間的關(guān)系。張登飛等[7]對比分析了等向應(yīng)力和無應(yīng)力下原狀黃土增濕滲水的差異，并提出了考慮應(yīng)力和飽和度時黃土的增濕滲透函數(shù)。另外，孔隙作為水、氣滲透的主要通道，其結(jié)構(gòu)、連通性及其分布狀態(tài)與土體的滲透性密切相關(guān)[8-9]?？紫稊?shù)量和直徑直接決定滲透性的難易程度[10]?？紫兜倪B通性和迂曲度反映了流體在巖土體中滲流的快慢[11]。隨著預(yù)測模型的發(fā)展，孔隙的密度分布函數(shù)[12]、孔隙率、臨界孔隙半徑[13]、孔隙形狀因子以及分形維數(shù)等孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)被用于預(yù)測多孔介質(zhì)的滲透性[14]。隨著圖像獲取和處理技術(shù)的發(fā)展，二維和三維圖像模型開始被用于研究巖土體的孔隙度和滲透率的關(guān)系[15]。上述關(guān)于含水率對氣體滲透特性影響的研究主要集中在土壤、砂、膨潤土等材料上，對典型馬蘭黃土的研究較少，且未從微觀角度進行機理的研究。為研究典型馬蘭黃土含水率對氣體滲透特性的影響及其微觀機理，本文利用馬蘭黃土的室內(nèi)滲氣試驗，并結(jié)合概念模型、超景深顯微鏡(Smartzoom)、掃描電鏡(SEM)等微觀方法，主要從孔隙角度解釋其滲透機理，以期為研究馬蘭黃土的結(jié)構(gòu)和孔隙特征以及解決黃土水、氣滲透問題提供參考。

1 試驗材料和方法

1.1 試驗材料

土樣主要取自粉黃土和黏黃土帶中的甘肅黑方臺、陜西延安、陜西西安的典型風(fēng)積黃土剖面，3種黃土的砂粒、黏粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異較大。通過室內(nèi)土力學(xué)試驗，得到埋深為4 m時3種典型黃土的基本物理力學(xué)特征，如表1所示(其中d為顆粒直徑)。

1.2 試驗方法及方案

試驗裝置為改進的ZC-2015型滲氣儀，構(gòu)造簡圖如圖1所示。儀器測試步驟主要為抽真空和測試2個階段，通過測試在固定負(fù)壓差下空氣通過土樣的時間，并利用氣體達西定律推導(dǎo)的滲氣率公式得到測試工況下土樣的滲氣率[16-17]。試驗儀器的主要特點如下：1)測試的范圍較大，測試的滲氣率范圍為10-10～10-16m2，本次測試的黃土滲氣率范圍為10-12～10-15m2，儀器的測試范圍能夠滿足本次滲氣試驗的要求；2)數(shù)據(jù)自動采集，滲氣儀中的內(nèi)置程序系統(tǒng)和自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠方便、簡捷地實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。

表1 土的基本物理力學(xué)特征Table1 Basic physical and mechanical characteristics of loess samples

圖1 改進的滲氣儀構(gòu)造簡圖Fig.1 Structure diagram of improved air permeameter

利用滲氣儀對原狀風(fēng)干土樣和重塑土樣進行滲氣性試驗，得到滲氣率ka。黃土的滲氣性試驗使用環(huán)刀(直徑為8 cm，高度h=8 cm)制樣。重塑黃土制樣時，將取回的原狀黃土烘干、碾碎、過篩、加水拌勻，將拌勻的散土放置在保濕皿中靜置12 h，利用自制的壓樣儀通過壓實作用制備重塑樣，控制干土質(zhì)量和水質(zhì)量配制成不同干密度和不同含水率的重塑黃土樣。本次重塑試樣的增濕方式有2種：第1種為制定一定初始含水率的重塑黃土，初始含水率不斷增加實現(xiàn)增濕過程，重塑試樣干密度范圍為1.35～1.70 g/cm3，含水率范圍為7%～18%，增濕和減濕過程中含水率變化范圍為1%～28%。第2種為先制備重塑黃土的整體試樣(成型試樣)，再通過逐級加蒸餾水達到目標(biāo)含水率。2種方式的減濕過程都是通過逐級烘干實現(xiàn)土樣的減濕，具體的增濕、減濕方案如表2所示。

1.3 滲氣率計算公式

VAN DE WAAL 等[18]在Forchheimer 公式及質(zhì)量流恒定基礎(chǔ)上，提出考慮慣性阻力效應(yīng)的單源一維軸對稱滲氣率計算模型。

式中：M為氣體的相對分子質(zhì)量；μ為氣體黏滯系數(shù)，在20 ℃和壓力為1×105Pa 時，μ為1.81×105Pa?s；R為理想氣體常數(shù)；T為測量環(huán)境溫度；L為土樣高度；P為氣室內(nèi)部壓力；Patm為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)氣體壓力；k為土體滲氣率；VC為包含儲氣室及管路空間的總?cè)莘e；A為土樣橫截面積；β為慣性系數(shù)；t為測試時間。

本次試驗的測試氣體為空氣，空氣在試驗土樣中的流動屬于低速滲流，符合氣體達西定律，慣性阻力效應(yīng)可忽略，即慣性系數(shù)β取0 m-1，則式(1)可簡化為

表2 增濕及減濕試驗方案Table2 Wetting and drying test schemes

式中：P(t)為t時刻氣室內(nèi)部壓力；P′(t)為裝置內(nèi)部氣體壓力的瞬時變化率。

對時間(t0，t)積分，變形整理得

式中：S為對數(shù)壓力函數(shù)ψ隨時間t變化的斜率。

式(4)與LI 等[19]在低壓差下推導(dǎo)出的瞬態(tài)壓降法公式具有相同的形式。可以看出，對于同種測量材料，其他儀器常數(shù)不變時滲氣率測量值為斜率S的單變量函數(shù)，該值與測試起止壓力有關(guān)。

式中：P0為試驗開始時裝置內(nèi)部的氣壓。

1.4 電鏡圖像獲取

黃土在水、氣滲透作用下的濕陷變形、滲透固結(jié)等宏觀的力學(xué)表現(xiàn)與微觀孔隙結(jié)構(gòu)特征密切相關(guān)，因此，研究孔隙的結(jié)構(gòu)特征可以揭示水氣滲透等宏觀物理現(xiàn)象發(fā)生的機理和本質(zhì)。為探究重塑黃土微觀孔隙分布規(guī)律，借助Quanta FEG 型掃描電鏡得到不同含水率的電鏡圖像，并用IPP圖像處理軟件對得到的電鏡照片預(yù)處理。首先，利用中值濾波法進行圖像的濾波處理，使圖像中孔隙和顆粒的邊緣更清晰，獲得圖像的細(xì)節(jié)信息；然后利用最大熵法計算得出圖像分割的閾值，使分割后的圖像中顆粒和孔隙的劃分更明顯；最后對微觀孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)進行統(tǒng)計。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 重塑黃土初始含水率與滲氣率的關(guān)系

相同干密度下，重塑土樣滲氣率隨初始含水率w的變化規(guī)律如圖2所示。從圖2可見：當(dāng)ρd≤1.60 g/cm3時，不同地區(qū)的重塑土樣滲氣率隨著含水率的增大而增大，當(dāng)w>13%時，滲氣率的增長較為明顯，隨著干密度增大，滲氣率平穩(wěn)增大，含水率對滲氣率的影響逐漸變小，滲氣率變化范圍減小，曲線逐漸趨于平緩；當(dāng)ρd>1.60 g/cm3時，隨著含水率的增大，滲氣率整體表現(xiàn)為逐漸減小的趨勢；當(dāng)ρd=1.65 g/cm3時，滲氣率先保持不變，當(dāng)w＞14%時滲氣率開始減小，曲線出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)折點；當(dāng)ρd=1.70 g/cm3時，滲氣率隨著含水率的增大而減小(見圖2(a)和(b))，這是因為含水率的增大會導(dǎo)致土體孔隙產(chǎn)生明顯的水堵效應(yīng)，進而引起滲氣率的降低。本次試驗測量的滲氣率變化范圍在3個數(shù)量級內(nèi)，可以揭示小量級內(nèi)滲氣率的變化規(guī)律。

圖2 重塑黃土滲氣率與初始含水率的關(guān)系Fig.2 Relationship between air permeability with initial water content of remolded loess sample

非飽和土的初始含水率(飽和度)在一定程度上通過影響土中孔隙、顆粒的形態(tài)而使土體結(jié)構(gòu)變化，進而影響土體的滲氣性。當(dāng)ρd<1.60 g/cm3時，隨著初始含水率增大，滲氣率增大，其原因如下：1)水作為一種極性流體，在土中存在諸多物理化學(xué)作用，當(dāng)黃土中含水率增加時，黃土中的部分礦物在水中發(fā)生解離，同時離子在水中交換頻率更高，這些物理化學(xué)作用使得黃土中的黏土礦物、可溶性鹽軟化和溶解[20]，骨架強度降低，這種水對顆粒的軟化作用使土顆粒抵抗氣體透過的能力降低；2)非飽和黃土中存在水、氣兩相流體，在水-氣兩相的彎液界面兩側(cè)出現(xiàn)流體壓力的不平衡，即存在基質(zhì)吸力?；|(zhì)吸力為毛細(xì)孔隙氣壓與界面下毛細(xì)孔隙水壓的差值，方向與收縮膜處的氣壓相反，對土體中氣體的滲透有一定阻滯作用，而非飽和黃土的基質(zhì)吸力隨著初始含水率的增大而減小。因此，隨著含水率的增大，這種阻滯作用逐漸減小，氣體滲透性增強。3)當(dāng)含水率較低時，氣體實際流動的彎曲程度增加，氣體在更窄小的孔角通道及空隙中流動，阻力增加，滲氣率較低。當(dāng)含水率增加時，孔隙水從叉狀分支孔隙末梢逐漸向主貫通孔隙充填，氣體開始沿著主貫通孔隙滲透，滲氣通道的迂曲度減小，滲透路徑縮短，這在一定程度上促進了氣體滲透。另外，由于水對顆粒的聚集效應(yīng)，重塑黃土中的團聚體的數(shù)量增多[21]，反而使團聚體之間的孔隙增多，土體呈現(xiàn)松散的狀態(tài)，致使?jié)B氣率隨著含水率的增大而增大。

圖3 黃土顯微結(jié)構(gòu)及其概念模型Fig.3 Microstructures and conceptual model of loess sample

為進一步研究重塑土樣滲氣率與初始含水率的變化規(guī)律，利用不同制樣含水率下的少量散體黃土和小塊重塑試樣的顯微結(jié)構(gòu)探討黃土微結(jié)構(gòu)與制樣含水率、滲氣率間的關(guān)系。不同含水率黃土壓實前、后的顯微結(jié)構(gòu)及概念模型如圖3所示。在噴水霧滴作用下，骨架顆粒與膠粒(<2 μm)、黏粒(2～5 μm)以及部分粉粒(5～75 μm)結(jié)合形成不同層級的團聚體。在壓實作用下各級團聚體單元重新排列組合形成不同結(jié)構(gòu)的重塑土。其中，低含水率重塑土(見圖3(e)和(g))團聚體間形成數(shù)量繁多的充氣孔隙，孔隙通道連通復(fù)雜、迂曲度高；高含水率試樣中存在數(shù)量更多、體積更大的復(fù)雜團聚體(見圖3(d)，(f)和(h))，復(fù)雜團聚體間孔隙增多，團聚體間充氣孔隙增加了主滲氣通道，固、液邊界與滲流氣體間的黏滯阻力也進一步減小，從而促進了氣體滲透。然而，這種含水率升高所引起的氣體滲透的促進作用并不是一直有效。當(dāng)干密度較大時，土體內(nèi)充氣孔隙在壓實作用下顯著減小，少量存在的貫通孔隙也會隨著含水率的升高而被逐步堵塞，致使?jié)B氣率逐步減小。

2.2 試樣整體增濕、減濕過程中含水率與滲氣率的關(guān)系

2.2.1 原狀黃土整體增濕、減濕過程

圖4所示為增濕和減濕過程中原狀黃土含水率與滲氣率的關(guān)系。增濕過程中滲氣通道的變化如圖5所示。由圖4可見：增濕過程中，滲氣率隨著含水率w的增大而減小。當(dāng)w<20%時，滲氣率明顯減小。這是因為，經(jīng)過長期的自然風(fēng)干作用，原狀樣中的自由水和部分弱結(jié)合水已經(jīng)蒸發(fā)，當(dāng)加水量較小時，水沿著孔隙流動到顆粒周圍，并在顆粒表面形成薄層水膜[22]，黃土中的蒙脫石、伊利石等黏土礦物在遇水時會產(chǎn)生一定的體積膨脹，使?jié)B氣的孔隙空間減小，這個階段滲氣率減小最明顯。當(dāng)w>20%時，滲氣率平穩(wěn)減小，這是因為當(dāng)加水量增大時，水膜逐漸增厚，滲氣通道逐漸減小，滲氣率也開始平穩(wěn)減小(見圖5)。在減濕過程中，滲氣率隨著含水率的減小而增大，滲氣率的增大趨勢與增濕過程中滲氣率的減小趨勢基本一致，增濕過程中黃土的滲氣率始終小于相同含水率下減濕過程中黃土的滲氣率。這是因為在增濕過程中的氣體滲透和水的共同作用下，土樣原始的滲流孔隙通道增大，這加速了減濕過程中的氣體滲透。另外，在減濕過程中，在高溫烘干作用下土體會形成新的微小干裂縫，從而促進了氣體在土體中的滲透。

2.2.2 重塑黃土整體增濕、減濕過程

圖4 原狀黃土整體增濕和減濕過程中含水率與滲氣率的關(guān)系Fig.4 Relationship between water content and air permeability of undisturbed loess during entire wetting and drying process

重塑黃土整體增濕、減濕過程中滲氣率與含水率的關(guān)系如圖6所示。由圖6可見：隨著含水率的增大，氣體滲透率減小2個數(shù)量級。這是因為在壓實作用下，重塑黃土中土顆粒隨機排列，土中的孔隙相對均勻，沒有結(jié)構(gòu)性大孔隙，且重塑黃土結(jié)構(gòu)和膠結(jié)程度相對原狀土較差，含水率對于重塑黃土的影響更明顯。增濕過程中，當(dāng)含水率較小時，土樣中存在連通的有效滲氣通道，當(dāng)含水率逐漸增大時，水逐漸進入孔隙，部分小孔隙通道完全被水堵塞，滲氣通道逐漸減小，滲氣通道開始出現(xiàn)一定的間斷[23]。另外，氣體滲透過程中存在水、氣、固三相耦合作用，因此，滲氣率下降明顯。當(dāng)干密度較大時，孔隙的迂曲度更大，連通性更差，含水率對滲氣率的影響更明顯。在減濕過程中，試樣的滲氣率始終大于增濕過程試樣的滲氣率，且在相同含水率下，試樣增濕過程的滲氣率與減濕過程的滲氣率的差值隨含水率的減小而增大(這是因為，減濕作用下黃土中細(xì)微裂紋產(chǎn)生、擴張及顆粒間膠結(jié)不可逆的損傷)，這與風(fēng)干原狀土的變化規(guī)律一致。

圖5 增濕過程中滲氣通道的變化Fig.5 Change of infiltration passage during wetting process

圖6 重塑黃土整體增濕和減濕過程中含水率與滲氣率的關(guān)系Fig.6 Relationship between water content and air permeability of remolded loess during entire wetting and drying processes

2.2.3 重塑黃土增濕路徑對滲氣率的影響

圖7 不同增濕路徑下滲氣率與含水率的關(guān)系Fig.7 Relationship between air permeability and water content under different wetting paths

圖7所示為在干密度ρd=1.50 g/cm3時，不同增濕路徑(增濕級數(shù))下滲氣率與含水率的關(guān)系。從圖7可以看出：不同增濕路徑下，滲氣率均隨含水率的增大而減小，因為試樣整體增濕過程明顯阻礙了土樣內(nèi)部的氣體滲流。與初始含水率下的滲氣率相比，當(dāng)試樣由不同增濕路徑達到同一含水率w=23%(飽和度Sr=77.6%)時，滲氣率明顯降低。本試驗條件下并未發(fā)現(xiàn)增濕級數(shù)與滲氣率間存在顯著關(guān)系，即多次迭加浸水對滲氣率的影響大于單次浸水對滲氣率的影響[24]。這是因為：1)初始含水率下的滲氣率與增濕后含水率(w=23%)下的滲氣率相差1 個數(shù)量級，因此，在不同增濕級數(shù)下，初始含水率間的差異對滲氣率的影響大于增濕級數(shù)對滲氣率的影響；2)土樣多次迭加浸水下，尤其是近飽和過程中的迭加浸水，水分在在土體中流動使試樣結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的破壞，進而抑制了增濕級數(shù)對滲氣率的影響。

不同干密度下重塑土樣的增濕含水率與滲氣率的關(guān)系如圖8所示。由圖8可見：相同增濕含水率下滲氣率隨干密度的增大而減小。當(dāng)干密度ρd=1.4 g/cm3時，滲氣率整體呈現(xiàn)先急劇減小后穩(wěn)定減小的趨勢；當(dāng)干密度大于1.4 g/cm3時，增濕含水率與滲氣率間的關(guān)系曲線呈反S型，即隨著增濕含水率的增大，不同增濕路徑下的土樣滲氣率均呈總體減小趨勢，且當(dāng)含水率較低時，滲氣率平緩下降。隨著增濕含水率的增大，滲氣率曲線斜率增加，滲氣率迅速下降，當(dāng)土體接近飽和時，土樣中的氣體基本處于封閉狀態(tài)，含水率增加對滲氣率的堵塞作用減弱，滲氣率曲線較緩。比較同一起始和終止含水率(分別為7.5%與18.0%)條件下因干密度不同而導(dǎo)致的滲氣率降幅的差異，發(fā)現(xiàn)滲氣率的降幅隨干密度的增大而減小，其相應(yīng)降幅分別 為2.27×10-13， 0.91×10-13， 0.51×10-13和0.31×10-13m2。

圖8 不同干密度下滲氣率與含水率的關(guān)系Fig.8 Relationship between air permeability and water content under different dry densities

對比2種試驗方法，得到一定初始含水率重塑試樣和成型試樣增濕過程的含水率和滲氣率的關(guān)系，如圖9所示。由圖9可知：當(dāng)ρd>1.6 g/cm3時，2 種試驗下滲氣率都隨著含水率的增大而減小，當(dāng)ρd≤1.6 g/cm3時，一定初始含水率重塑試樣的滲氣試驗中滲氣率和含水率的關(guān)系出現(xiàn)逆反現(xiàn)象，滲氣率隨著含水率的增大而增大。因為土樣的重塑過程是土樣結(jié)構(gòu)的重建，不同初始含水率下重塑土的結(jié)構(gòu)差異較大，隨著初始含水率的增大，土樣結(jié)構(gòu)越松散，團聚體間孔隙增多，滲氣率增大。當(dāng)干密度較大時，重塑土的結(jié)構(gòu)性更好，顆粒排列更加緊密，土樣結(jié)構(gòu)對于滲氣率的影響較小，顆粒外的結(jié)合水膜的厚度對于滲氣率影響較大。而成型試樣整體增濕過程土樣的結(jié)構(gòu)沒有變化，只是水對土樣的滲氣通道產(chǎn)生影響，在增濕過程中隨著含水率的增大，土顆粒周圍的水膜逐漸增厚，水膜逐漸占據(jù)了滲氣通道，滲氣率逐漸降低。

2.3 不同含水率重塑黃土的微結(jié)構(gòu)特征

圖9 一定初始含水率重塑試樣和成型試樣整體增濕過程中含水率和滲氣率的關(guān)系Fig.9 Relationship between water content and air permeability of remolded loess with initial water content and remolded loess during entire wetting process

采用LI 等[25]使用的孔隙劃分方法，根據(jù)孔隙直徑將孔隙分為以下4 種類型：大孔隙(孔隙直徑dh>32 μm)、中孔隙(8

圖10 不同含水率重塑馬蘭黃土的SEM圖像Fig.10 SEM images of remodeled Malan loess under different water content

不同含水率重塑黃土在制樣時土顆粒在壓力下發(fā)生重新排列，含水率較大時，水對顆粒的聚集效應(yīng)使土體中形成更大的團聚體，孔隙特征也由于顆粒的重新排列而變化，團聚體顆粒間的大孔和中孔的數(shù)量增加且面積更大，團聚體的粒內(nèi)微孔和小孔隙逐漸減少(見圖10)。當(dāng)ρd=1.4 g/cm3時，重塑黃土微觀孔隙參數(shù)與含水率的關(guān)系如圖11所示。由圖11可見：隨著含水率的增大，微孔隙、小孔隙和中孔隙的平均直徑基本穩(wěn)定，大孔隙平均直徑明顯增大。大孔和總孔的孔隙面積也呈現(xiàn)明顯增大趨勢，這與含水率和滲氣率的變化規(guī)律一致，這是因為在高含水率下，粒間孔隙增多，氣體的有效滲透路徑增大，滲透性增大。小孔、微孔的數(shù)量隨著含水率的增大整體呈減小趨勢，而大孔數(shù)量明顯增多。

圖11 重塑黃土微觀孔隙參數(shù)與含水率的關(guān)系Fig.11 Relationship between microscopic pore parameters and water content of remodeled loess

3 結(jié)論

1)當(dāng)重塑黃土的含水率w<18%，ρd≤1.6 g/cm3時，不同初始含水率重塑試樣中由于團聚體的形成、顆粒軟化、基質(zhì)吸力阻滯作用，滲氣率和含水率的關(guān)系出現(xiàn)逆反現(xiàn)象，重塑黃土的滲氣率隨著含水率的增大而增大；當(dāng)ρd>1.6 g/cm3時，重塑土中充氣大孔隙空間開始減小，結(jié)合水膜的水阻作用明顯，滲氣率開始隨著含水率的增大而逐漸減小。

2)不同次數(shù)迭加浸水下重塑黃土的增濕級數(shù)與滲氣率間沒有顯著關(guān)系；當(dāng)干密度ρd=1.4 g/cm3時，增濕含水率與滲氣率間的關(guān)系曲線整體呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢，當(dāng)ρd>1.4 g/cm3時，關(guān)系曲線呈反S 型。增濕過程水氣的滲透作用和烘干減濕過程形成新的微小裂縫，使得增濕過程中土樣的滲氣率始終小于相同含水率下減濕過程土樣的滲氣率。

3)一定初始含水率下重塑試樣和成型試樣增濕過程的含水率和滲氣率變化規(guī)律不一致，當(dāng)干密度較小時，一定初始含水率重塑試樣的滲氣率隨著含水率的增大而明顯增大；而當(dāng)干密度較大時，滲氣率與含水率間呈現(xiàn)相反的規(guī)律。成型試樣增濕過程的滲氣率始終隨著含水率的增大而減小。

4)當(dāng)ρd=1.4 g/cm3時，隨著含水率的增大，大孔的孔隙平均直徑、大孔和總孔的孔隙面積呈現(xiàn)明顯增大趨勢，滲氣率也呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。