豎向壓力作用下重塑黃土土柱壓縮濕陷及滲水試驗(yàn)研究

張 林，張登飛，陳存禮，游子龍，孫佩娜

（1.西安理工大學(xué) 巖土工程研究所 陜西省黃土力學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710048；2.西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系 大陸動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710069；3.上海中建東孚投資發(fā)展有限公司，上海 200120）

1 研究背景

非飽和土在降雨或灌溉條件下，都要涉及其增濕入滲問(wèn)題，隨著室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展，對(duì)這一問(wèn)題的研究不斷完善，在試驗(yàn)手段上，土柱入滲試驗(yàn)已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可，入滲過(guò)程及土水特性作為研究的兩個(gè)基本方面已經(jīng)有了長(zhǎng)足發(fā)展。對(duì)于非飽和土土柱入滲過(guò)程及入滲規(guī)律研究，王文焰等[1]在Green-Ampt入滲模型基礎(chǔ)上，推導(dǎo)得出了適用于黃土區(qū)的積水入滲模型，該模型不僅可計(jì)算累積入滲量及濕潤(rùn)鋒深度，而且還可估算出土壤水分剖面分布狀況；王春穎等[2]通過(guò)室內(nèi)層狀?yuàn)A砂土柱一維薄層積水入滲試驗(yàn)和相應(yīng)情況下均質(zhì)土柱的試驗(yàn)，研究了夾砂層對(duì)入滲強(qiáng)度、濕潤(rùn)鋒行進(jìn)和沿程土壤含水率變化的影響；覃小華等[3]、張世斌等[4]研究了非飽和重塑黃土在不同降雨強(qiáng)度下的水分遷移特性；張禹?yè)P(yáng)等[5]通過(guò)數(shù)值方法模擬分析了灌溉水的入滲過(guò)程。在非飽和土土水特性規(guī)律研究與應(yīng)用方面，葉為民[6]根據(jù)各土樣吸力與飽和度的關(guān)系，描述了上海地區(qū)粉質(zhì)黏土土水特征；C.W.W.Ng等[7]研究了干濕循環(huán)下不同壓力對(duì)淤泥質(zhì)土的土水特性影響；胡海軍等[8]對(duì)持水曲線進(jìn)行了測(cè)試并應(yīng)用VG模型和Brooks-Corey模型進(jìn)行了擬合，另外為應(yīng)用兩個(gè)模型間接獲得非飽和滲透系數(shù)函數(shù)，還測(cè)試了飽和滲透系數(shù)；李萍等[9]、王紅等[10]采用張力計(jì)法測(cè)定原狀土樣的土-水特征曲線，預(yù)測(cè)了黃土的滲透性；張欽喜等[11]將土水特征曲線應(yīng)用到數(shù)值模擬軟件中；林鴻州等[12]將土水特征曲線應(yīng)用于滑坡預(yù)測(cè)中。從以上研究發(fā)展可知，通常通過(guò)試驗(yàn)可以獲得入滲過(guò)程中有用的試驗(yàn)參數(shù)，在此基礎(chǔ)上獲得非飽和的入滲規(guī)律，提出用于解決實(shí)際工程問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型，為數(shù)值計(jì)算提供可靠依據(jù)。以上土柱入滲方面研究已經(jīng)逐步完善，但極少考慮上覆壓力作用以及因此產(chǎn)生的變形問(wèn)題，而實(shí)際工程應(yīng)該考慮由力-水-土模式滲水產(chǎn)生的危害，例如，天然斜坡土體通常承受一定的應(yīng)力作用，在雨水入滲過(guò)程中水力耦合作用使土體產(chǎn)生變形，進(jìn)而引起滲透特性的變化，土壩在自重應(yīng)力作用下滲水產(chǎn)生潰壩危害，路基表面因積水導(dǎo)致基層含水量增大，進(jìn)而在荷載作用下產(chǎn)生翻漿和裂縫等問(wèn)題。研究這些問(wèn)題的前提是弄清在滲水條件下考慮豎向壓力影響的土體內(nèi)水分入滲規(guī)律。

非飽和黃土的力學(xué)特性具有顯著的水敏性，含水率增加會(huì)導(dǎo)致其強(qiáng)度降低和變形增加[13]，進(jìn)而影響土體土水特性的變化，這是造成許多黃土地區(qū)工程問(wèn)題的主要原因。實(shí)際工程中水在入滲時(shí)往往存在上覆壓力，這一因素對(duì)具有水敏性，結(jié)構(gòu)疏松，壓縮濕陷性強(qiáng)的非飽和黃土影響很大?；谝陨戏治?，本文以蘭州非飽和黃土為研究對(duì)象，在力-水-土模式下，利用土柱滲水試驗(yàn)方法重點(diǎn)探討土體內(nèi)部水分遷移、變形問(wèn)題及土水特性。在變形問(wèn)題方面，與常規(guī)環(huán)刀試樣進(jìn)行對(duì)比，探討了尺寸效應(yīng)的影響。

2 試驗(yàn)基本情況

2.1 試驗(yàn)儀器試驗(yàn)采用一維瞬時(shí)土柱滲透儀如圖1所示。該儀器系統(tǒng)由土柱筒、水分傳感器、張力計(jì)、馬氏瓶、豎向加壓系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，自動(dòng)采集體積含水量、基質(zhì)吸力、軸向變形量以及流量Q，豎向壓力由豎向加壓系統(tǒng)提供。

2.2 試驗(yàn)土樣及試樣的制備試驗(yàn)所用黃土土樣取自蘭州新區(qū)，取土深度為4～5 m，土質(zhì)較均勻，無(wú)明顯的孔洞，土樣的基本物理性質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。由塑性指數(shù)小于10及顆粒組成分析可知，該黃土顆粒組成中黏粒含量較少，屬于典型的粉質(zhì)黃土。

表1 黃土的物理性質(zhì)指標(biāo)

圖1 一維瞬時(shí)土柱滲透儀示意（單位：mm）

試驗(yàn)土樣均為重塑土樣，將黃土碾碎后過(guò)1 mm孔徑的篩子，測(cè)定其含水率，用噴霧法控制其制樣含水率wo=8%，攪拌均勻后裝入塑料袋密封備用。在土柱試樣的制備中，為了使土柱試樣密實(shí)均勻，采用分層壓實(shí)，每層壓實(shí)高度50 mm。壓實(shí)過(guò)程中采用體積變形控制，根據(jù)土柱外壁膠帶黏貼的刻度清晰的卷尺，利用氣壓緩慢施加軸向力，直到軸向高度達(dá)到壓實(shí)位置即停止。每層壓實(shí)完后對(duì)壓實(shí)面打毛，再進(jìn)行下一層壓實(shí)，最終制成高350 mm，直徑150 mm的圓柱狀土柱試樣。試驗(yàn)前對(duì)土壤水分傳感器進(jìn)行標(biāo)定：配置不同含水率的土樣，用傳感器測(cè)量出體積含水率，找出量測(cè)值與實(shí)際值之間的關(guān)系，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校核。在土柱試驗(yàn)中，水分計(jì)插入土柱時(shí)，為防止土樣擾動(dòng)，避免土樣破壞及裂縫產(chǎn)生，安裝水分計(jì)探頭探針位置用鉆子預(yù)先成孔，孔徑略小于探頭直徑，使探頭與土樣接觸良好。水分計(jì)與有機(jī)玻璃管接觸位置進(jìn)行密閉處理，防止水分流出，土柱樣安裝完成后需要用保鮮膜將上部密封，防止水分蒸發(fā)。

2.3 試驗(yàn)方案為了研究側(cè)限固結(jié)壓力對(duì)非飽和黃土壓縮濕陷、入滲過(guò)程、土水特性的影響，進(jìn)行了不同豎向應(yīng)力下常水頭垂直土柱積水試驗(yàn)。室內(nèi)制備干密度為1.35 g/cm3，含水率為8%的土柱試樣，施加豎向壓力為0（無(wú)應(yīng)力狀態(tài)）、50、100、200、300 kPa，共計(jì)5個(gè)土柱試樣。對(duì)常水頭滲水試驗(yàn)，調(diào)整馬氏瓶高度控制水頭高度，先迅速加水至設(shè)定水頭，然后保持水頭高度為50 mm，整個(gè)滲水過(guò)程固結(jié)壓力保持不變。無(wú)豎向應(yīng)力作用時(shí)，試驗(yàn)過(guò)程中由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動(dòng)記錄滲水時(shí)間、滲水流量、水分計(jì)和張力計(jì)測(cè)量值；有豎向應(yīng)力作用時(shí)，試驗(yàn)時(shí)首先通過(guò)調(diào)節(jié)氣壓控制豎向加載裝置，提供不同豎向壓力，對(duì)土柱進(jìn)行預(yù)固結(jié)，用位移計(jì)測(cè)量固結(jié)過(guò)程的壓縮變形，固結(jié)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為位移計(jì)變化量0.01 mm/h，水分計(jì)和張力計(jì)數(shù)值基本保持不變。滲水時(shí)可以采集增濕濕陷變形量，當(dāng)水分計(jì)與張力計(jì)基本穩(wěn)定，且流經(jīng)土柱的水量變化保持不變，即認(rèn)為滲水試驗(yàn)結(jié)束。滲水完成后，去掉保鮮膜，將豎向加載系統(tǒng)上移，取下土柱筒，卸下水分計(jì)、張力計(jì)，在土柱不同位置取環(huán)刀樣并測(cè)含水率，用于校正測(cè)量值。為了對(duì)比尺寸效應(yīng)對(duì)該黃土壓縮濕陷的影響，同時(shí)進(jìn)行了常規(guī)壓縮濕陷試驗(yàn)，加載等級(jí)和壓縮穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)與土柱試驗(yàn)一致，常規(guī)壓縮土樣尺寸為高20 mm，截面面積為30 mm2的環(huán)刀試樣。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 豎向壓力下尺寸效應(yīng)對(duì)壓縮濕陷特性的影響通過(guò)試驗(yàn)得到土柱和常規(guī)壓縮時(shí)的e-lgp關(guān)系曲線（圖2）、浸水后的增濕濕陷系數(shù)δs與固結(jié)壓力p的關(guān)系曲線，如圖3所示。

圖2 e-lgp關(guān)系曲線

圖3 δs-p關(guān)系曲線

圖2中兩條壓縮曲線分別可以用兩段直線進(jìn)行擬合，第一段為平緩段，表明土樣結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，未受到破壞；第二段為陡變段，表明土體內(nèi)顆粒開(kāi)始滑移，結(jié)構(gòu)開(kāi)始破壞，孔隙重新排列組合，土樣逐漸壓密。經(jīng)對(duì)比，土柱壓縮性在試驗(yàn)壓力下小于常規(guī)壓縮，這是由于土柱試樣徑高比小于常規(guī)試樣，壓縮范圍大，整體壓縮性差。用經(jīng)驗(yàn)作圖法找出該土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度pc=80 kPa，當(dāng)作用壓力未超過(guò)pc時(shí)，土的壓縮性很小，一旦壓力超過(guò)pc，土的結(jié)構(gòu)破壞，壓縮性急劇增大，兩種試樣尺寸壓縮時(shí)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相同。以上分析表明對(duì)于該土樣尺寸效應(yīng)對(duì)土樣的壓縮性有影響但不影響其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

在豎向壓力作用下土樣變形穩(wěn)定后，浸水產(chǎn)生濕陷，根據(jù)圖3，在標(biāo)準(zhǔn)壓力（200 kPa）作用下，δs=0.056，0.03＜δs＜0.07，由此可判斷該土為中等濕陷性[14]。濕陷系數(shù)為0.015所對(duì)應(yīng)的壓力即為濕陷起始?jí)毫?，由圖知，該黃土的濕陷起始?jí)毫π∮?0 kPa，表明具有較強(qiáng)的水敏性。經(jīng)比較，在試驗(yàn)壓力下土柱同常規(guī)壓縮濕陷性皆先增大后趨于平緩，未出現(xiàn)下降段，且土柱濕陷系數(shù)始終大于常規(guī)試驗(yàn)，這是因?yàn)橥林谠鰸襁^(guò)程中隨著壓力增大，整體受力逐漸均勻，壓縮濕陷性增大到一定程度趨于平緩，而徑高比較大的環(huán)刀試樣受力均勻，濕陷范圍小。從圖中也可以看出，尺寸效應(yīng)對(duì)濕陷起始?jí)毫τ绊懖淮蟆?/p>

3.2 豎向壓力對(duì)土柱滲水過(guò)程的影響通過(guò)試驗(yàn)，得到土柱滲水過(guò)程中的浸潤(rùn)峰（行進(jìn)速率）、入滲量（入滲流速）時(shí)程線，分別如圖4、圖5所示。

圖4 浸潤(rùn)峰深度及其行進(jìn)速率時(shí)程線

圖5 入滲量及入滲速率時(shí)程線

分析圖4可知：（1）每條曲線都可以分為兩個(gè)階段。第一階段，由于浸水初期土柱吸力較大，水迅速進(jìn)入土樣內(nèi)部，浸潤(rùn)峰行進(jìn)較快；第二階段，水滲入一段時(shí)間后，土柱上部逐漸達(dá)到暫態(tài)飽和，土柱的入滲能力被削弱，浸潤(rùn)峰行進(jìn)速率減慢，最終趨于穩(wěn)定。（2）是否施加豎向壓力對(duì)浸潤(rùn)峰行進(jìn)速率變化有明顯的影響，土柱增濕時(shí)浸潤(rùn)峰的行進(jìn)速率隨豎向壓力的增大而逐漸減小。這是因?yàn)樨Q向壓力下土顆粒之間孔隙減少，顆粒排列更加緊密，導(dǎo)致水的入滲阻力增大，水必須破壞一部分土顆粒才能繼續(xù)向下滲透。（3）不同豎向壓力對(duì)浸潤(rùn)峰行進(jìn)速率變化影響逐漸減小。這是因?yàn)橥林谳^大的豎向壓力下增濕時(shí)，試樣孔隙比變化程度減小，此時(shí)不同豎向壓力下浸潤(rùn)峰行進(jìn)速率差異不大。

濕潤(rùn)峰行進(jìn)速率用下式表示：

式中：ΔH為濕潤(rùn)峰深度變化值；ΔT為對(duì)應(yīng)時(shí)間。

圖5中入滲流速與圖4浸潤(rùn)峰行進(jìn)速率規(guī)律性相似，但不同壓力間曲線有交叉，初始入滲速率隨著壓力的增大而減小，由于壓力與初始?jí)嚎s量的差異，在增濕過(guò)程中試樣在力水作用下入滲能力變化導(dǎo)致入滲速率曲線有交叉，且壓力越大入滲速率變化范圍越小。入滲流速公式為：

式中ΔQ為累計(jì)入滲變化量。

繪出浸潤(rùn)峰到達(dá)土柱底部時(shí)對(duì)應(yīng)的流量節(jié)點(diǎn)（圖5（a）），由圖知，在300 kPa壓力時(shí)所對(duì)應(yīng)的入滲量小于其他豎向壓力下的，這是因?yàn)樵?00 kPa壓力下，土顆粒極易破壞，土樣濕陷性最大，進(jìn)而使土樣密實(shí)，嚴(yán)重阻礙水的滲入，流量小的原因可能是土樣的毛細(xì)作用引起的浸潤(rùn)峰先到達(dá)土柱底面。

從以上分析可知，水的入滲在無(wú)壓力條件下較有壓力條件容易，在實(shí)際防水工程中可以利用加載的方式增加土體的密實(shí)度，從而減緩甚至杜絕水的入滲，例如壩體路基等工程中經(jīng)常通過(guò)反復(fù)碾壓和施加較大上覆荷載來(lái)起到防水的作用。

3.3 豎向壓力對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)體積含水率的影響通過(guò)試驗(yàn)，整理得到體積含水率θ與時(shí)間的關(guān)系曲線，如圖6所示。

圖6 浸水時(shí)豎向壓力對(duì)體積含水率時(shí)程線的影響

由圖知，不同豎向壓力下監(jiān)測(cè)點(diǎn)的體積含水率時(shí)程曲線具有如下規(guī)律：

（1）從傳感器所測(cè)土壤體積含水率可知，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的最大體積含水率為40%左右，最小體積含水率為10%左右，曲線規(guī)律為平-陡-平，且施加豎向壓力與否對(duì)其規(guī)律有較大的影響，無(wú)壓力作用時(shí)，土壤體積含水率迅速陡變達(dá)到最大值，當(dāng)有壓力作用時(shí)，體積含水率變化有明顯的過(guò)渡段。隨著壓力的增大，積水傳至不同傳感器的時(shí)間點(diǎn)，即監(jiān)測(cè)點(diǎn)體積含水率開(kāi)始增長(zhǎng)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)增大，豎向壓力作用改變了滲水路徑，從而影響了監(jiān)測(cè)點(diǎn)體積含水率的變化。

（2）由圖6（a）可知，當(dāng)無(wú)豎向壓力作用時(shí)，土樣內(nèi)土顆粒疏松，積水入滲較為容易，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)最稀疏，監(jiān)測(cè)點(diǎn)體積含水率從開(kāi)始增長(zhǎng)至達(dá)到最大值所需時(shí)間最短；固結(jié)壓力為300 kPa時(shí)，土樣壓縮密實(shí)且濕陷性最大，積水入滲相對(duì)緩慢，有充足的時(shí)間向土柱下層入滲，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的體積含水率在達(dá)到35%左右后增長(zhǎng)緩慢，小于其他壓力下的增長(zhǎng)速率。監(jiān)測(cè)點(diǎn)體積含水率增長(zhǎng)方式隨固結(jié)壓力的增大呈規(guī)律性減緩。

（3）由圖6（b）可知，下監(jiān)測(cè)點(diǎn)的體積含水率時(shí)程曲線與上監(jiān)測(cè)點(diǎn)具有相同的變化規(guī)律，但同一壓力下體積含水率增長(zhǎng)的過(guò)渡時(shí)間較上監(jiān)測(cè)點(diǎn)長(zhǎng)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)點(diǎn)較上監(jiān)測(cè)點(diǎn)更加密集。這是因?yàn)橥林习氩糠忠呀?jīng)達(dá)到暫態(tài)飽和，水的入滲能力減弱。

（4）由圖6得到了不同豎向壓力下，積水傳至不同傳感器的時(shí)間點(diǎn)，即監(jiān)測(cè)點(diǎn)體積含水率開(kāi)始增長(zhǎng)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，并列于表2。由表2可知，當(dāng)積水傳至同一傳感器時(shí)，豎向壓力越小所需時(shí)間越短；如上監(jiān)測(cè)點(diǎn)，豎向壓力為300 kPa需4860 s，無(wú)壓力時(shí)僅需1380 s。

表2 浸水過(guò)程中體積含水率開(kāi)始變化的時(shí)間

3.4 豎向壓力對(duì)土柱土-水特性的影響由于試驗(yàn)過(guò)程中土樣的干密度與孔隙比實(shí)時(shí)變化，因此本文整理試驗(yàn)成果，得到上、下監(jiān)測(cè)點(diǎn)基質(zhì)吸力ψ與飽和度Sr的關(guān)系曲線如圖7，用來(lái)表征土柱持水特性。

由圖7可知，上、下監(jiān)測(cè)點(diǎn)曲線均可分為三段描述，第一段為飽和段，此段飽和度趨于穩(wěn)定，基質(zhì)吸力變化范圍較小。孔隙水勢(shì)能與自由水勢(shì)能接近，土樣吸力接近于0。有豎向壓力作用較無(wú)壓力作用進(jìn)氣壓力值小，皆小于10 kPa，但規(guī)律性不明顯。第二段為過(guò)渡段，該段飽和度變化范圍較大，基質(zhì)吸力變化范圍較小，由于試驗(yàn)用土為粉質(zhì)黃土，黏粒含量少，過(guò)渡段急促，此時(shí)飽和度相對(duì)較高，孔隙水勢(shì)能與自由水勢(shì)能兩者之間的差值相對(duì)較小，相應(yīng)的土體吸力較低，毛細(xì)冷凝作用成為主導(dǎo)性的吸附作用，隨著豎向壓力的增大過(guò)渡段范圍減小。第三段為殘留段，此時(shí)為增濕至傳感器初期，飽和度變化范圍很小，基質(zhì)吸力變化范圍較大，這是由于飽和度相對(duì)較低時(shí)，孔隙水勢(shì)能較自由水勢(shì)能更低一些，對(duì)應(yīng)的土體吸力高，且土樣初始含水率為8%左右，相對(duì)濕度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于毛細(xì)冷凝作用的臨界值，高吸力在短程吸附作用下吸附更多的孔隙水導(dǎo)致吸力驟然下降。隨著壓力的增大，殘留區(qū)減小，殘余飽和度增大。殘留區(qū)與過(guò)渡區(qū)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的飽和度為殘余飽和度，此飽和段內(nèi)固-液交界面短程的吸附作用，此后孔隙水主要受毛細(xì)作用影響。過(guò)渡區(qū)與飽和區(qū)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓力值為進(jìn)氣壓力值。當(dāng)曲線達(dá)到進(jìn)氣壓力值時(shí)，毛細(xì)作用引起的氣-水交界面吸力開(kāi)始消失，土體系統(tǒng)接近飽和。由以上分析可知，壓力作用對(duì)持水特性的三個(gè)階段均有影響。

圖7 浸水時(shí)豎向壓力對(duì)土-水特征曲線的影響

將增濕前后上下監(jiān)測(cè)點(diǎn)校正后的飽和度列于表3。無(wú)壓力作用時(shí)，浸水前后上下監(jiān)測(cè)點(diǎn)飽和度皆相等，說(shuō)明制樣均勻；由于試樣下部不僅受壓力作用還有上部土的附加應(yīng)力，浸水前后下監(jiān)測(cè)點(diǎn)飽和度皆大于上監(jiān)測(cè)點(diǎn)；壓力作用時(shí)飽和度皆大于無(wú)應(yīng)力作用，且隨著試驗(yàn)壓力增大飽和度逐步增大。由實(shí)測(cè)飽和度知，非飽和土入滲過(guò)程中由于殘余含氣量的存在，土體并未達(dá)到完全飽和，與馬田田等[15]研究結(jié)果一致。

表3 浸水前后飽和度對(duì)比

在應(yīng)用非飽和土土-水特征曲線時(shí)，只有把試驗(yàn)散點(diǎn)變成連續(xù)的函數(shù)，才能將土-水特征曲線應(yīng)用到相應(yīng)的計(jì)算中，試驗(yàn)所得參數(shù)可以為壓力作用下數(shù)值計(jì)算做理論基礎(chǔ)，為蘭州新區(qū)工程建設(shè)提供參考依據(jù)。下面用經(jīng)典Van Genuchten[16]模型對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合。擬合結(jié)果見(jiàn)圖7，可以看出用該模型擬合效果較好，擬合參數(shù)見(jiàn)表4。

van Genuchten方程為：

式中：Sr為飽和度；Srs、Srr分別為飽和、殘余飽和度；Ψ為基質(zhì)吸力；a為與進(jìn)氣值有關(guān)的參數(shù)；b為當(dāng)基質(zhì)吸力大于進(jìn)氣值后與土體脫水速率有關(guān)的參數(shù)；c為與殘余含水率有關(guān)的參數(shù)。

4 結(jié)論

（1）土柱壓縮性、濕陷性在試驗(yàn)壓力下與常規(guī)試驗(yàn)皆有差異；尺寸效應(yīng)不影響試驗(yàn)黃土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，對(duì)其濕陷起始?jí)毫τ绊懖淮蟆?/p>

（2）土柱滲水初期，浸潤(rùn)峰行進(jìn)較快，而隨著浸濕上部逐漸達(dá)到暫態(tài)飽和，浸潤(rùn)峰行進(jìn)速率減緩；是否施加豎向壓力對(duì)土柱浸潤(rùn)峰行進(jìn)速率和入滲速率變化有明顯的影響，非飽和黃土增濕時(shí)浸潤(rùn)峰的前行速率隨豎向壓力的增大而逐漸減小，隨著豎向壓力的增大，其差異性減小；在增濕過(guò)程中，試樣在力與水作用下入滲能力變化導(dǎo)致入滲速率曲線有交叉，且豎向壓力越大入滲速率變化范圍越小。

（3）豎向壓力作用改變了滲水路徑，從而影響了監(jiān)測(cè)點(diǎn)體積含水率的變化；監(jiān)測(cè)點(diǎn)體積含水率增長(zhǎng)方式隨豎向壓力的增大呈規(guī)律性減緩；豎向壓力越小，水分傳至同一傳感器時(shí)所需時(shí)間越短。

表4 VG模型擬合參數(shù)

（4）豎向壓力作用對(duì)土水特征曲線的飽和段、過(guò)渡段和殘余段均有影響；在Sr-Ψ坐標(biāo)系中，無(wú)壓力作用時(shí)，浸水前后下監(jiān)測(cè)點(diǎn)飽和度皆大于上監(jiān)測(cè)點(diǎn)；壓力作用下土柱飽和度較無(wú)壓力作用時(shí)大，且隨著試驗(yàn)壓力增大飽和度逐步增大；當(dāng)基質(zhì)吸力趨于0時(shí)，土樣未達(dá)到完全飽和；用經(jīng)典Van Genuchten模型對(duì)不同固結(jié)壓力下的土-水特征曲線進(jìn)行擬合，得到其擬合參數(shù)，以供工程設(shè)計(jì)使用。