黃土滲氣系數(shù)原位測試原理方法及適用性試驗(yàn)研究*

任宏玉 李喜安②③ 張玉濤 李 杰 薛 泉

(①長安大學(xué)地質(zhì)工程與測繪學(xué)院，西安 710054，中國)(②國土資源部巖土工程開放研究實(shí)驗(yàn)室，西安 710054，中國)(③長安大學(xué)黃土工程研究中心，西安 710054，中國)(④中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所，武漢 430071，中國)

0 引 言

黃土是第四紀(jì)由風(fēng)力搬運(yùn)后經(jīng)漫長地質(zhì)改造的天然松散沉積物，水敏性強(qiáng)，水、氣在孔隙中的滲流會使黃土孔隙空間變形，以及顆粒重新排列，導(dǎo)致黃土結(jié)構(gòu)發(fā)生塌陷，變形和強(qiáng)度降低。在黃土工程實(shí)踐中，由滲透變形破壞直接引發(fā)的管涌、流土、流滑等工程災(zāi)害歷來是人們所關(guān)注的重點(diǎn)，而由滲透間接引發(fā)的濕陷(沈佳等，2020)、塌陷、滑坡(高英等，2019)和潛蝕等黃土工程地質(zhì)問題和地質(zhì)災(zāi)害更是人們研究的焦點(diǎn)。

正因?yàn)槿绱?，許多學(xué)者從不同角度對黃土的滲透性開展過卓有成效的研究，探討了凍融循環(huán)作用、干密度和各種固化材料、微觀結(jié)構(gòu)特征、振動效應(yīng)等對黃土滲透性的影響(Chamberlain et al.，1979；王鐵行等，2006；米海珍等，2011；李喜安等，2018；王家鼎等，2021)。這些對黃土滲透性影響因素及其影響機(jī)理的研究成果有效地指導(dǎo)了黃土地區(qū)工程實(shí)踐，但關(guān)于黃土滲透性的測定主要局限于兩類常規(guī)方法，一類是室內(nèi)試驗(yàn)利用滲透儀或改進(jìn)裝置(Wang et al.，2020)進(jìn)行測定；另一類是原位試驗(yàn)利用單環(huán)法或雙環(huán)法等方法進(jìn)行測定。此外，有一些著重研究黃土滲透過程的土柱試驗(yàn)(覃小華等，2017)，以及著重研究黃土場地濕陷特征的原位浸水試驗(yàn)(姚志華等，2012)，在試驗(yàn)中通過監(jiān)測滲透濕潤鋒的運(yùn)移速率而得到滲透系數(shù)。在上述黃土滲透系數(shù)的獲取方法中，原位試驗(yàn)往往十分費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而非原位的試驗(yàn)又會由于黃土試樣所處的應(yīng)力場和側(cè)限條件發(fā)生改變以及試驗(yàn)過程中對土樣的擾動，加之黃土水理性質(zhì)導(dǎo)致其微結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而很大程度上影響到滲透系數(shù)測試的準(zhǔn)確性。

與滲透系數(shù)相比，滲氣系數(shù)與滲透系數(shù)有良好的雙對數(shù)線性相關(guān)關(guān)系(劉錦陽等，2017)，相關(guān)系數(shù)穩(wěn)定在0.93以上，這一穩(wěn)定的規(guī)律使得黃土滲透系數(shù)準(zhǔn)確快速測定成為可能，在工程實(shí)踐中，無疑可以通過測定更易獲得的黃土滲氣系數(shù)，再通過其穩(wěn)定的相關(guān)關(guān)系推導(dǎo)其滲透系數(shù)，這樣不僅能夠大大縮短滲透系數(shù)的測試時(shí)間，而且由于滲氣系數(shù)的測試過程不受黃土水敏性的影響，不會對土體性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)造成損害，因此能夠獲得更為準(zhǔn)確的黃土滲透系數(shù)。

前人關(guān)于滲氣系數(shù)的研究多出自于地下儲氣庫建造(王其寬等，2020)、地下氣壓隧道法施工等工程實(shí)踐的需要。丁樸榮(1986)通過改進(jìn)的ZC-5型滲氣儀對青防滲墻的質(zhì)量進(jìn)行檢測，推導(dǎo)了滲氣系數(shù)計(jì)算公式。Tuli et al.(2005)通過對比飽和土樣和非飽和土樣滲氣性，發(fā)現(xiàn)飽和度顯著影響試樣滲氣系數(shù)。趙敏等(2015)研究發(fā)現(xiàn)非飽和黃土水、氣滲透特性具有良好的相關(guān)性。Chen et al.(2017)研究發(fā)現(xiàn)黃土滲氣系數(shù)與不同壓力下空氣飽和度有關(guān)，并提出了一種預(yù)測滲氣系數(shù)的模型。

與室內(nèi)滲氣測試方法相比，現(xiàn)場原位測試方法在現(xiàn)場實(shí)施，操作更為簡單靈活，不需要采集土樣，避免了采集、運(yùn)輸、加工過程中可能對土體天然結(jié)構(gòu)的破壞，可以真實(shí)反映土體所處環(huán)境的實(shí)際特點(diǎn)，數(shù)據(jù)更為可靠(李喜安等，2019)。因此，也有學(xué)者對原位滲氣測試方法展開過一些研究。早在1947年Kirkham(1947)就在室內(nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上嘗試過一種插入式探頭的滲氣儀器用來測量原狀土體的滲氣系數(shù)。Eijpe et al.(1971)試制了一種小型接觸式探頭測量固結(jié)巖石和松散砂的滲氣性。Mosely et al.(1996)曾分析了基于不同形狀因子探頭的土壤滲氣系數(shù)的計(jì)算方法。曹淵等(2017)基于穩(wěn)態(tài)氣體滲流理論，研制了一種鉆孔式原位滲氣測量系統(tǒng)用于巖石滲透率的測定。Mohammadi et al.(2019)設(shè)計(jì)了一種在層流狀態(tài)下可測量不同壓力水平下滲氣系數(shù)的插入式便攜滲氣儀。以上這些研究多局限于對瀝青、混凝土、巖體等介質(zhì)的滲氣系數(shù)測定。然而，上述原位測試方法均未涉及黃土材料，且?guī)r石材料的滲透系數(shù)一般在量級上低于黃土，而土壤的滲透系數(shù)一般在量級上高于黃土，加之與這些介質(zhì)不同，黃土因具有獨(dú)特的水理性質(zhì)和強(qiáng)水敏性而使得其滲透系數(shù)的測定更容易帶來誤差，因此對其滲氣系數(shù)測試方法開展研究更具意義。因?yàn)槲覀兛梢酝ㄟ^測定更易獲得的黃土滲氣系數(shù)，根據(jù)其與滲透系數(shù)的穩(wěn)定關(guān)系直接推導(dǎo)其滲透系數(shù)，這樣不僅能夠大大縮短滲透系數(shù)的測試時(shí)間，而且可以巧妙地避免因黃土水理性質(zhì)導(dǎo)致其微結(jié)構(gòu)改變而對滲透系數(shù)測試所帶來的誤差。為此我們曾在以往的研究中對黃土滲氣系數(shù)的室內(nèi)測試方法開展過系列研究，測試方法已經(jīng)成熟(劉錦陽等，2017)。

鑒于目前對于黃土滲氣系數(shù)原位測試方法尚未有過專門報(bào)道，本文介紹了兩種黃土原位滲氣系數(shù)測試方法，原理及操作流程，并根據(jù)在黑方臺、延安和西安3個(gè)地區(qū)典型馬蘭黃土地層開展的一系列原位滲氣試驗(yàn)，探討了兩種原位滲氣測試方法的適用性。本文的研究為黃土滲氣系數(shù)原位測試方法在實(shí)踐中進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。

1 黃土滲氣系數(shù)原位測試介紹

1.1 黃土滲氣系數(shù)原位測試方法及原理

原位滲氣儀的核心裝置與室內(nèi)滲氣儀相同，均為在改進(jìn)的ZC-2015滲氣儀(劉錦陽等，2017)原有1000 mL小氣室的基礎(chǔ)上增加了一個(gè) 10 000 mL的大氣室，將原來的測量范圍10-3～10-9m2擴(kuò)大到適于黃土的測試范圍10-10～10-16m2。圖1為ZC-2015滲氣儀簡圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，利用真空泵抽氣，使U 形管中的水位上升到指定高度，系統(tǒng)此時(shí)呈負(fù)壓狀態(tài)，形成一定壓差。之后，打開閥門，壓差隨著空氣的進(jìn)入逐漸降低，水柱高度也隨之下降，最終當(dāng)氣體不再進(jìn)入，即儀器內(nèi)外壓差消失，系統(tǒng)恢復(fù)初始狀態(tài)。

圖1 滲氣系數(shù)測量儀

測試時(shí)將原來連接室內(nèi)環(huán)刀的接口閥3直接與插入式和接觸式原位測試探頭相連。插入式原位滲氣探頭如圖2a所示，主要由環(huán)刀、擊實(shí)桿、擊實(shí)錘和下托盤組成，環(huán)刀高5 cm，寬7 cm，為減小插入式環(huán)刀對土體的擾動作用，使用高強(qiáng)度特殊鋼制成厚度0.2 mm的環(huán)刀，為避免插入時(shí)環(huán)刀內(nèi)部形成過強(qiáng)的氣壓，在與環(huán)刀相連的上托盤表面設(shè)置排氣孔，擊實(shí)錘寬6 cm，高10 cm，重量2 kg，最大落距為44 cm，測試過程中氣體滲流場分布如圖2b所示。接觸式原位滲氣探頭如圖3a所示，其結(jié)構(gòu)主要是隔氣密封罩，其由底座和頂板組成，其間具有氣體通道，底座直徑為16.5 cm，包括圓形氣體滲流域和外部環(huán)形密封域，頂板下有密封劑填充腔由密封劑通道和底盤環(huán)形密封域連接，測試過程中氣體滲流場分布如圖3b所示。

圖2 插入式原位滲氣測試

圖3 接觸式原位滲氣測試

兩種探頭的測試依據(jù)的原理均是基于氣體質(zhì)量守恒及達(dá)西定律的微分形式，通過測定水柱下降不同高度所需要的時(shí)間和對應(yīng)的壓力差變化得出土體的滲氣系數(shù)。

由于原位滲氣試驗(yàn)中探頭的存在對土體計(jì)算模型有一定影響，因此引入形狀因子，使不同方法下滲氣系數(shù)的計(jì)算公式也有所差異。插入式滲氣測試的滲氣系數(shù)計(jì)算公式如下：

(1)

(2)

式中：L為探頭置于土層的長度(m)；h為探頭表面距地表的深度(m)；r為探頭內(nèi)徑(m)。

對于接觸式滲氣試驗(yàn)，滲氣系數(shù)基于基本一致的假設(shè)條件且由于氣體低速滲流，其慣性系數(shù)可忽略不計(jì)。引入形狀因子推導(dǎo)的滲氣系數(shù)公式可以簡化為如下形式：

(3)

式中：ra表示接觸式探頭測量密封區(qū)域內(nèi)半徑(m)，G0表示Darcy滲流的幾何因子，根據(jù)試驗(yàn)儀器可知G0=4.78；S表示對數(shù)壓力函數(shù)與時(shí)間的關(guān)系曲線斜率，計(jì)算公式為：

(4)

1.2 黃土滲氣率原位測試儀操作流程

測試前視測試點(diǎn)附近浮土厚度清理表面浮土，形成所需平整的圓形工作面，按照要求安置探頭，將改進(jìn)的滲氣儀與原位測量探頭連接，然后設(shè)置數(shù)據(jù)采集起始和終止的儲氣室壓力條件并檢驗(yàn)裝置氣密性，之后按要求進(jìn)行試驗(yàn)，等到儲氣室壓力與大氣壓平衡后，測試結(jié)束，記錄儲氣室壓力變化，及所需時(shí)間，最后進(jìn)行滲氣系數(shù)計(jì)算。

對于接觸式探頭，露出的工作面直徑宜為17.5～21.5 cm。當(dāng)工作面為水平時(shí)，探頭直接與待測土樣的表面接觸，將探頭隔氣密封腔注滿密封劑，然后在土層和探頭底部接觸面均勻填充一定厚度的密封劑，當(dāng)工作面為垂直時(shí)，為了確保底盤與土層之間的密封性，還需在底盤的外側(cè)施加外力，并在下方設(shè)置支撐(圖4)。接觸式方法只需將探頭與非臨空地面緊密接觸，對土體的擾動相對較小。

圖4 接觸式探頭作用于垂直面示意圖

對于插入式探頭，露出的工作面直徑宜為8～12 cm。當(dāng)工作面為水平時(shí)，為防止插入式探頭的環(huán)刀側(cè)壁繞流影響測量精度，需在環(huán)刀側(cè)壁涂抹凡士林，然后將插入式探頭置于測試點(diǎn)土體表面，通過與探頭配套的擊實(shí)桿和擊實(shí)錘將探頭緩慢插入土體內(nèi)部直至探頭完全進(jìn)入土體。當(dāng)工作面為垂直時(shí)，在測試點(diǎn)處，可通過水平方向快速滑動擊實(shí)錘對探頭施加外力使環(huán)刀插入土層。與接觸式探頭相比，插入式探頭在水平工作面和垂直工作面均不需另外支撐，且所需工作面直徑皆小于接觸式探頭，因此相比之下插入式探頭操作更為簡便、靈活。

2 黃土滲氣系數(shù)原位測試結(jié)果及分析

2.1 試驗(yàn)方案及黃土的基本物理指標(biāo)

原位滲氣測試選擇在黏黃土帶的陜西西安、延安，以及粉黃土帶的甘肅黑方臺3個(gè)黃土剖面上進(jìn)行。選定試驗(yàn)點(diǎn)，按上述試驗(yàn)步驟清理工作面，連接探頭，在選定剖面的2 m、4 m、6 m、8 m、10 m深度處先進(jìn)行垂直方向的接觸式原位滲氣測試和插入式原位滲氣測試，然后在相同位置處進(jìn)行水平方向上接觸式原位滲氣測試和插入式原位滲氣測試。最后在測試點(diǎn)附近對應(yīng)深度處取原狀黃土樣品，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，利用室內(nèi)滲氣儀(劉錦陽等，2017)進(jìn)行室內(nèi)原狀黃土垂直方向和水平方向的滲氣系數(shù)測定。

按照《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50123-2019)，對取回的黑方臺、延安、西安地區(qū)各剖面不同深度處黃土試樣進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn)，得到的基本物理指標(biāo)如表1(薛泉，2020)所示。通過烘干法測得含水率，比重瓶法測得土粒密度，環(huán)刀法測得密度，經(jīng)三相物質(zhì)相互關(guān)系換算得到干密度和充氣孔隙度，顆粒組成由Bettersize2000激光粒度儀測得。

表1 原狀黃土的基本物理指標(biāo)

2.2 插入式原位滲氣測試結(jié)果分析

圖5是插入式原位滲氣測試與室內(nèi)滲氣測試結(jié)果隨深度變化對比圖，可以看出3個(gè)地區(qū)測得的插入式原位滲氣系數(shù)均稍大于室內(nèi)測定結(jié)果，但這種差異很小且隨著深度增加其值趨于一致。分析認(rèn)為，隨著深度的增加，黏粒含量逐漸增大且塑性增強(qiáng)，黃土的抗擾動能力也隨之增強(qiáng)，因此插入式探頭因插入擾動而帶來的誤差也愈來愈小。圖5還可以看出不同地區(qū)土樣的滲氣系數(shù)均隨著埋深的增加而減小，且在同一地區(qū)水平滲氣系數(shù)均稍大于垂直滲氣系數(shù)，亦即同一深度黃土的滲氣系數(shù)具有一定各向異性的性質(zhì)。

圖5 插入式原位滲氣測試結(jié)果與室內(nèi)滲氣測試結(jié)果隨埋深變化對比圖

首先，在黃土沉積的過程中，隨著土層不斷沉積，上覆土層的自重壓力不斷增大，使下層土體顆粒破碎，加之長期的成土化作用，粒間孔隙減小，干密度增大，孔隙連通性較差，因此滲氣系數(shù)隨著埋深的增大而減小。其次，天然土層在沉積過程中傾向于形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，土顆粒及由其組成的構(gòu)造單元在空間上排列趨于定向，尤其是扁平狀顆粒在排列時(shí)長軸多平行于水平面，顆粒間水平方向接觸面更大，使得水平向滲氣系數(shù)略大于垂直向滲氣系數(shù)。這些與其他學(xué)者對黃土滲透性及其各向異性研究得出的規(guī)律相符合(洪勃等，2019；Hao et al.，2020)。再次，對比黑方臺、延安和西安3個(gè)地區(qū)的關(guān)系曲線可以明顯發(fā)現(xiàn)黑方臺黃土的滲氣系數(shù)最大，延安黃土次之，西安黃土最小，這一結(jié)果正好與黃土的區(qū)域分帶性相契合。西安位于黏黃土帶，其黏粒含量與黑方臺地區(qū)相比更多，其膠結(jié)更為緊密，充氣孔隙率低，氣流通過性較差，因此滲氣系數(shù)低。該規(guī)律與黃土滲透系數(shù)研究得到的規(guī)律一致，從圖6中3個(gè)地區(qū)原狀黃土電鏡掃描圖片可以對比看出：相同取樣深度和相同放大倍數(shù)下，可見黑方臺取樣點(diǎn)黃土孔隙較大，連通性好，砂粒較多，黏粒較少，所以滲氣性強(qiáng)。延安取樣點(diǎn)黃土粉粒和黏粒含量相對較多，其接觸方式多為間接點(diǎn)接觸和直接面接觸。西安取樣點(diǎn)黃土結(jié)構(gòu)復(fù)雜，孔隙較小，出現(xiàn)膠結(jié)物孔隙，粒組成分上粉粒及黏粒占據(jù)主導(dǎo)地位，形成膠結(jié)帶，接觸方式變?yōu)槊婺z結(jié)、直接面接觸等為主。正是由于黑方臺、延安和西安微觀結(jié)構(gòu)上的差異，使得3個(gè)地區(qū)氣流通過難易程度不同，造成黑方臺地區(qū)滲氣系數(shù)明顯大于延安和西安地區(qū)。

圖6 3個(gè)地區(qū)4 m深度處原狀黃土微觀電鏡圖片

圖7是插入式與室內(nèi)滲氣測試結(jié)果對比圖?？梢钥闯?，插入式滲氣系數(shù)與室內(nèi)滲氣系數(shù)在西安和延安地區(qū)基本集中在x/y=1線附近，黑方臺的地區(qū)數(shù)據(jù)則相對離散，插入式試驗(yàn)結(jié)果總體略大于室內(nèi)滲氣試驗(yàn)結(jié)果，但差異仍然很小。

圖7 插入式原位滲氣測試與室內(nèi)滲氣測試結(jié)果對比圖

2.3 接觸式原位滲氣測試結(jié)果分析

圖8為接觸式滲氣測試與室內(nèi)滲氣測試結(jié)果對比圖，從圖中可以看出滲氣系數(shù)在不同地區(qū)隨地層深度變化規(guī)律與前文所述基本一致，在黑方臺地區(qū)接觸性探頭測得的滲氣系數(shù)略小于插入式探頭測得的滲氣系數(shù)，同理，這也是由于黑方臺地區(qū)黏粒含量較少而塑性指數(shù)較小，插入式探頭插入土體時(shí)產(chǎn)生的擾動相對較大所致。

圖8 接觸式原位滲氣測試結(jié)果與室內(nèi)滲氣測試結(jié)果隨埋深變化對比圖

圖9是接觸式滲氣試驗(yàn)與室內(nèi)原狀土滲氣試驗(yàn)測得的滲氣系數(shù)對比圖，可以看出接觸式原位滲氣試驗(yàn)結(jié)果與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果基本一致。整體上看接觸式原位滲氣試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)離散程度更小，所示數(shù)據(jù)結(jié)果更集中于y/x=1線附近，可見一定程度上接觸式原位測試方法所獲得的結(jié)果精度更高。

圖9 接觸式原位滲氣測試與室內(nèi)滲氣測試結(jié)果對比圖

3 原位滲氣測試方法的適用條件分析

以室內(nèi)原狀黃土測得的滲氣系數(shù)為參考對象，繪制相同條件下接觸式原位滲氣測試和插入式原位滲氣測試得到的滲氣系數(shù)對比圖，如圖10所示。從圖中可以發(fā)現(xiàn)插入式原位滲氣系數(shù)都略大于接觸式原位滲氣系數(shù)，在西安和延安地區(qū)數(shù)據(jù)分布基本集中在x/y=1的附近，黑方臺地區(qū)較為離散，分析認(rèn)為在黏粒含量低，充氣孔隙度大的地區(qū)受插入式探頭擾動大，在探頭插入過程中附近的顆粒容易發(fā)生錯(cuò)動，出現(xiàn)微裂隙，使插入式原位滲氣系數(shù)偏大。

圖10 接觸式滲氣測試與插入式滲氣測試測得的滲氣系數(shù)對比圖

插入式探頭在擊實(shí)錘的作用下進(jìn)入土體需要克服土顆粒間的膠結(jié)力及摩阻力，刀頭在剛剛插入土體時(shí)，由于應(yīng)力集中會在探頭附近土層表面形成一些細(xì)小裂縫，隨著探頭插入深度增加，微裂隙逐漸增多并向下擴(kuò)展，從而在一定程度上影響到滲氣系數(shù)的測定結(jié)果(圖11)。正因?yàn)槿绱?，黏粒含量愈高其對?yīng)的塑性亦愈強(qiáng)，插入帶來的擾動則愈?。环粗?，黏粒含量愈低塑性愈弱，插入帶來的擾動則會愈大。

圖11 插入式探頭對土層影響作用示意圖

圖12為測試點(diǎn)處，不同黏粒含量下插入式原位滲氣測試適用性范圍圖，可以發(fā)現(xiàn)黏粒含量與塑性指數(shù)之間存在明顯線性相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為0.926，對應(yīng)線性擬合曲線為y=2.126x-6.849，可以看出在黏粒含量為12.44%時(shí)，對應(yīng)的臨界塑性指數(shù)為11.2，同時(shí)滿足塑性指數(shù)大于11.2以及黏粒含量大于12.44%的土層對應(yīng)的插入式原位滲氣系數(shù)與室內(nèi)滲氣系數(shù)差值以及與接觸式原位滲氣系數(shù)差值都很小，垂直方向和水平方向水平差異都不超過8.0748×10-14m2。

圖12 插入式原位滲氣測試適用性范圍

總體來說，插入式原位滲氣試驗(yàn)測量速度快，操作最為方便，不僅可以在水平面土層測量滲氣系數(shù)，也可以在垂直面進(jìn)行測量，且需要的工作面小，是一種非常便捷的滲氣系數(shù)測量方法。但是由于試驗(yàn)原理使其適用性受限，其適用范圍主要取決于黏粒含量和土層抗擾動能力。塑性指數(shù)是一種可以反映土層抗擾動能力的綜合指標(biāo)，塑性指數(shù)愈大，表示土的粒徑愈小，親水礦物(如蒙脫石)或黏土顆粒愈多，可塑性和抗擾動性越強(qiáng)。與黏粒含量和塑性相比，初始含水率與干密度對插入式探頭帶來的擾動影響不大，這是因?yàn)樗鼈冎粫绊懖迦胧教筋^插入的難易程度，但并不能改變土的塑性。

4 結(jié) 論

本文通過在西安、延安和黑方臺3個(gè)地區(qū)黃土剖面開展插入式及接觸式原位滲氣測試，結(jié)合室內(nèi)滲氣測試，得到以下主要結(jié)論和認(rèn)識：

(1)插入式和接觸式原位滲氣測試與室內(nèi)滲氣測試結(jié)果均表明，隨著地層埋深的增大，滲氣系數(shù)逐漸減小，且減幅變緩。相同條件下，兩種原位滲氣測試方法得到的水平滲氣系數(shù)略大于垂直滲氣系數(shù)。

(2)滲氣系數(shù)受場地土體性質(zhì)影響，黑方臺、延安和西安地區(qū)黃土黏粒依次增高，塑性指數(shù)依次增大，相同深度處接觸式和插入式原位滲氣測試方法測得的滲氣系數(shù)在黑方臺、延安和西安地區(qū)依次減小。該結(jié)論與前人對黃土滲透系數(shù)和滲氣系數(shù)與黏粒含量關(guān)系研究所得到的規(guī)律一致。

(3)本文介紹的接觸式原位滲氣測試由于對土層擾動小，因此基本不受黃土黏粒含量和塑性指數(shù)的影響，普遍適用于黑方臺、延安和西安地區(qū)黃土的滲氣系數(shù)測定。插入式原位滲氣測試快速便捷，需要的工作面小，不僅便于測試水平地層的滲氣系數(shù)，也便于作用在垂直面且無需輔助支撐。但由于插入式探頭對土體的擾動作用，由黑方臺、延安和西安3個(gè)地區(qū)5個(gè)不同深度黃土地層測試結(jié)果表明該法更適于黏粒含量大于12.44%(塑性指數(shù)大于11.2)的黃土層，由于本文所測試的黃土黏粒含量范圍介于6.47%～25.29%之間且序列級差均勻，因此該結(jié)論對其他地區(qū)不同黏粒含量的黃土地層也具普適性。

原位滲氣測試可以有效減少人為擾動影響，操作簡單，不需進(jìn)行削樣制備，測量過程高效、便捷，因此具有良好的推廣應(yīng)用前景。本文介紹的兩種黃土原位滲氣系數(shù)測定方法及其適用范圍的初步確定為其在實(shí)踐中進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。