天津承壓含水層粉土滲透特性試驗研究

鄭?剛，王佳琳，佟婧博，張?zhí)炱?/p>

天津承壓含水層粉土滲透特性試驗研究

鄭?剛1, 2，王佳琳2，佟婧博1, 2，張?zhí)炱?, 2

(1. 天津大學(xué)建筑工程學(xué)院，天津 300072；2. 濱海土木工程結(jié)構(gòu)與安全教育部重點實驗室(天津大學(xué))，天津 300072)

天津市地下工程施工主要集中在粉土層處，這類土層極易隨地下水的流失而流失，在該類地區(qū)的地下結(jié)構(gòu)在施工及運營期間也易出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象．其中土體的工程性質(zhì)與滲透特性是這種滲流侵蝕災(zāi)害的重要影響因素．因此很有必要對天津粉土的工程性質(zhì)，尤其是滲透特性進(jìn)行標(biāo)定．為確定天津地下承壓含水層中粉土的滲透特性，首先開展室內(nèi)試驗研究，適當(dāng)?shù)丶庸じ脑臁锻凉ぴ囼灧椒?biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)試驗儀器，通過比重試驗、顆粒分析試驗、液塑限試驗對天津粉土進(jìn)行比重、級配、液塑限等基本參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，詳細(xì)匯總整理各個試驗數(shù)據(jù)，應(yīng)用相關(guān)公式及數(shù)據(jù)處理方法對大量試驗數(shù)據(jù)展開分析得出試驗結(jié)果；然后通過常水頭滲透試驗與變水頭滲透試驗相結(jié)合的方式對粉土滲透系數(shù)的變化特征進(jìn)行分析．研究結(jié)果表明：天津粉土的滲透系數(shù)隨孔隙率的增大呈現(xiàn)增大的趨勢，隨時間的增長而減小且最終趨于穩(wěn)定．從天津粉土的土體特性出發(fā)，將既無法傳遞凈水壓，也不能產(chǎn)生滲流的由結(jié)合水占領(lǐng)的無效孔隙排除，剩下的孔隙比定義為有效孔隙比．利用有效孔隙比的概念對經(jīng)典的太沙基滲流理論進(jìn)行修正，提出了適用于天津粉土的滲透系數(shù)估算公式．該公式能很好地計算天津粉土的滲透系數(shù)，可為天津市承壓含水層中地下施工的災(zāi)害防治工作提供參考．

天津粉土；顆粒級配；比重；液塑限；滲透試驗；太沙基

在以天津為代表的我國華北沿海地區(qū)，地下結(jié)構(gòu)工程大都為建設(shè)在土質(zhì)軟弱、地下水位高并有粉土分布的基坑工程以及盾構(gòu)法施工的隧道工程．粉土相對于砂土滲透系數(shù)小、顆粒小，易隨地下水滲漏而發(fā)生流失土質(zhì)，此類地質(zhì)情況下，地下結(jié)構(gòu)物極易因施工活動破壞承壓含水層原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)，導(dǎo)致承壓含水層易隨地下水流失的土體流動，引發(fā)嚴(yán)重的地下工程災(zāi)害[1]．因此，準(zhǔn)確描述粉土的滲透特性具有重要意義．

目前對土的滲透性研究方面，砂土已經(jīng)相對完備和成熟，前人分別從土的顆粒級配參數(shù)、密實度、固結(jié)系數(shù)、自由水動力黏滯系數(shù)等方面研究了其與土的滲透系數(shù)之間的關(guān)系，并提出了許多關(guān)于粗粒土滲透系數(shù)的經(jīng)驗公式[2]，如：太沙基滲透系數(shù)公式、柯森卡門滲透系數(shù)公式、斯托克斯孔隙流滲透系數(shù)公式[3]、中國水利水電科學(xué)研究院滲透系數(shù)公式、用固結(jié)度表示滲透系數(shù)的公式以及達(dá)西滲透系數(shù)公式等．這些公式都清楚地反映了滲透系數(shù)與各個影響因素之間的關(guān)系，使我們可以將試驗得到的物理參數(shù)直接帶入經(jīng)驗公式，從而得到較為準(zhǔn)確的砂性土滲透系數(shù)．

對于細(xì)顆粒的黏土來說，國內(nèi)外的研究也比較成熟．曾玲玲等[4]通過對壓縮過程中重塑黏土滲透系數(shù)的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行多元線性回歸分析，明確了壓縮過程中重塑黏土滲透系數(shù)的主要影響因素是液限和孔隙比，并提出了相應(yīng)的重塑黏土滲透系數(shù)定量表達(dá)式．

由于天津粉土的顆粒形狀、礦物組成、顆粒級配、孔隙比等特征與上述細(xì)粒土有明顯差別，以上基于室內(nèi)試驗對黏土的研究與分析，并不能滿足粉土滲透特性的計算要求．除此之外，因為土體中存在沒有連通或是半連通這兩種水無法穿過的和連通但全部是結(jié)合水膜的無效孔徑，但關(guān)于粗粒土的滲透系數(shù)經(jīng)驗公式并沒有考慮無效孔徑的問題．鑒于以上原因，本文基于天津粉土基本物理參數(shù)的測定，借助常水頭試驗和變水頭試驗結(jié)合的方法，系統(tǒng)研究其滲透系數(shù)變化規(guī)律，揭示地下工程災(zāi)害土的滲透特性．結(jié)合其工程性質(zhì)建立一個適用于天津承壓含水層粉土的滲透系數(shù)計算公式，以期為天津粉土滲透系數(shù)的估算搭建更加準(zhǔn)確便捷的途徑．

1?土樣基本參數(shù)

天津市地下工程施工主要集中在粉土和粉質(zhì)黏土層，在這種土層里發(fā)生的大多數(shù)工程災(zāi)害都是由于水土流失導(dǎo)致的．這種直接或間接地水土流失與天津市典型工程地質(zhì)條件、天津市典型水文地質(zhì)條件有著直接的關(guān)系，具體地質(zhì)條件如圖1、圖2所示．取地質(zhì)屬于天津典型工程及水文地質(zhì)的津南區(qū)浯水道與先鋒河交口北側(cè)的先鋒河調(diào)蓄水池及配套管網(wǎng)工程事故場地的土體作為試驗土體．在該場地埋深60.00m的范圍內(nèi)，地基土可以按照其成因不同被分為9層，按力學(xué)性質(zhì)可進(jìn)一步將其劃分為15個亞層．工程影響深度內(nèi)地基土自上而下為：①1雜填土、②2素填土、④1黏土、⑥淤泥質(zhì)黏土、⑥4粉質(zhì)黏土、⑦粉質(zhì)黏土、⑧1粉質(zhì)黏土、⑧2砂性大粉質(zhì)黏土、⑨1粉質(zhì)黏土、?1粉質(zhì)黏土、?2粉砂、?4粉砂、?1粉質(zhì)黏土、?1粉質(zhì)黏土．根據(jù)地基土的巖性分層以及室內(nèi)滲透試驗結(jié)果，場地埋深60.00m以上可劃分為：潛水含水層、第1微承壓含水層和第2微承壓含水層．本文研究的是標(biāo)高-17～-22m地層(粉質(zhì)黏土、砂性大的粉質(zhì)黏土，地勘報告顯示該土層有黏性)的粉土，即天津地下結(jié)構(gòu)所處的典型土層的土體．

圖1?天津市典型工程地質(zhì)條件

圖2?天津市典型水文地質(zhì)條件

按照《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》[8]，采用比重瓶法測定目標(biāo)粉土顆粒比重為2.520．采用密度計法對過0.5mm篩、人工壓碎以及機(jī)械攪拌3種方式處理過的⑧2粉土進(jìn)行顆粒級配測定，由計算分析試驗結(jié)果得到土體的顆分曲線(圖3)可知，試驗土樣級配良好，不均勻系數(shù)u為1.28，曲率系數(shù)c為1.163．

對粉土進(jìn)行液、塑限試驗，測得其物理力學(xué)參數(shù)見表1．根據(jù)土樣各種物性參數(shù)并結(jié)合塑性圖得出結(jié)論：本試驗采用土的種類為級配良好的低液限粉土．

圖3?土樣的顆分曲線

表1?試驗土樣的基本物理力學(xué)參數(shù)

Tab.1?Basic physical and mechanical parameters of soil

2?滲透試驗

2.1?變水頭滲透試驗

本課題試驗對象為粉土，故根據(jù)《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》[8]應(yīng)采用變水頭滲透試驗．滲透試驗采用南京土壤儀器廠生產(chǎn)的TST-55型變水頭滲透儀，見圖4.為滿足試驗環(huán)境和操作簡便性的需求，在保證試驗結(jié)果準(zhǔn)確性的前提下對傳統(tǒng)滲透試驗裝置做出改造，?得到滲透試驗使用的主要儀器設(shè)備有：變水頭管、滲透容器、供水瓶、接水源管、進(jìn)水管夾、排氣管和出水管.

圖4?試驗裝置

本試驗共將土樣按照質(zhì)量由小到大分為7組，整個試驗方案共涉及平行試驗下7組孔隙率的試樣在10個不同下降水頭高度時的滲透系數(shù)測量與計算，具體試驗方案如表2所示．

平行試驗分組進(jìn)行，設(shè)置空調(diào)溫度，保證室溫25℃的試驗環(huán)境．使用上述工程現(xiàn)場取來的地勘報告中編號為⑧2的粉土層，因現(xiàn)場所取擾動試樣有結(jié)塊、含水量不均勻、摻混雜質(zhì)等問題，故先對所取土樣進(jìn)行烘干處理，之后使用篩分法進(jìn)行初篩去除較大雜質(zhì)．再采取人工輕輕碾碎的方法對擾動土樣進(jìn)行處理，使顆粒大小均勻，用電子秤分別稱取110g、115g、120g、125g、130g、135g、140g的人工處理土樣．按照《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》[8]進(jìn)行試驗，記錄向供水裝置中加水直到水頭位置分別達(dá)到目標(biāo)高度10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、60cm、70cm、80cm和90cm時所需的時間．按照以上流程連續(xù)試驗、記錄4次，每次結(jié)束后使水頭管的水位回升至初始目標(biāo)高度，試驗后取4次平均值做出記錄．對試驗數(shù)據(jù)的處理按照以下公式計算：

表2?變水頭試驗所對應(yīng)孔隙率和孔隙比

Tab.2 Porosity n and pore ratio e corresponding to the variable head test

表3?試驗時間記錄

Tab.3?Test time record s

2.2?常水頭滲透試驗

本文旨在探究天津粉土在發(fā)生地下水滲流時的滲透性變化規(guī)律，且常水頭試驗更符合土體由于處于地下而水頭不會發(fā)生變化的滲流情況．為更加系統(tǒng)全面地探究其滲透系數(shù)變化規(guī)律，揭示地下工程災(zāi)害土的滲透特性，采用常水頭試驗和變水頭試驗[9]配合測量土體滲透系數(shù)的方法，以求對天津承壓含水層粉土做出全面細(xì)致的滲透性質(zhì)測定．本試驗采用與變水頭試驗相同的滲透儀以及滴定管進(jìn)行組裝后測定，設(shè)置空調(diào)溫度，保證室溫25℃的試驗環(huán)境．使用同樣的試樣處理方法對土樣進(jìn)行烘干以及一系列處理，然后按照質(zhì)量由小到大的順序?qū)⒃囼炌翗臃譃?組，分別是125g、130g、135g、140g、145g、150g、160g，作為對照試驗．按照《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》[8]進(jìn)行試驗，記錄在0min、10min、20min、30min、40min、50min、60min、70min、80min時經(jīng)過300s出水管的出水量．對試驗數(shù)據(jù)的處理按照以下公式計算：

表4?常水頭試驗數(shù)據(jù)

Tab.4?Data for constant head test

續(xù)表4

3?試驗結(jié)果分析

3.1?孔隙率對滲透系數(shù)的影響

將變水頭滲透試驗中的兩組平行試驗分別設(shè)為A-1、A-2，圖5揭示了對于下降水頭高度相同的天津粉土，滲透系數(shù)隨著孔隙率[10]的增大呈現(xiàn)增大的趨勢．這一結(jié)果符合無黏性土滲透系數(shù)的基本理論，在滲透儀容積不變的前提下，粉土質(zhì)量越大，孔隙率越小，即土體骨架中毛細(xì)通道越小，下降相同水頭高度所需要的時間越長，計算所得的滲透系數(shù)越?。?/p>

圖5?滲透系數(shù)隨孔隙率變化曲線

3.2?時間對滲透系數(shù)的影響

試樣土樣進(jìn)行常水頭試驗時，相同的孔隙率下滲透系數(shù)隨時間的變化結(jié)果見圖6．試驗結(jié)果表明：在孔隙率固定不變的情況下，在短時間內(nèi)滲透系數(shù)會隨著時間的增加有減小的趨勢，最終趨于穩(wěn)定．這是因為無黏性細(xì)顆粒土體骨架內(nèi)形成了多條毛細(xì)通道[11]，在滲透水流作用下顆粒迅速重新排布，細(xì)顆粒會在水流作用下將大顆粒組成的顆粒骨架中毛細(xì)通道填滿，隨時間的增長土體形成新的骨架并最終穩(wěn)定[12].從數(shù)據(jù)上表現(xiàn)為滲透系數(shù)隨著時間的增長而減小，最終當(dāng)土體內(nèi)結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定時，滲透系數(shù)為常數(shù)．

除此之外，圖6顯示時間由10s增長至70s，質(zhì)量為125g的粉土試樣滲透系數(shù)從1.7×10-4cm/s減小至1.4×10-4cm/s，減小了17.65%，質(zhì)量為160g的粉土試樣滲透系數(shù)從5.83×10-5cm/s減小至3.72×10-5cm/s，減小了36.2%．可知時間的增長對干密度較低的試樣影響更為顯著[13]．

圖6?滲透系數(shù)隨時間變化曲線

4?天津粉土滲透系數(shù)公式研究

4.1?無效孔隙的影響

事實上，相同相對密度的粗粒土和細(xì)粒土，細(xì)粒土的容重要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于粗粒土，也就是粗粒土的孔隙比要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于細(xì)粒土．這說明相同條件下，粗粒土的孔隙比更小，但滲透系數(shù)卻更大．所以，除了土粒的大小和級配、土的密實度、水溫和封閉氣體的含量這些影響滲透系數(shù)的主要因素以外，本文認(rèn)為細(xì)粒土的孔隙特征也與之有直接的關(guān)系．

土體中的孔徑分為有效孔徑和無效孔徑[14]．有效孔徑指的是可以發(fā)生滲流的孔徑，無效孔徑則指的是沒有連通，或是半連通這種水無法穿過的和連通但全部是結(jié)合水膜的孔徑．但關(guān)于粗粒土的滲透系數(shù)經(jīng)驗公式并沒有考慮土體中無效孔徑的問題．因此，簡單地把粗粒土的滲透系數(shù)計算公式應(yīng)用至天津粉土?xí)斐珊艽蟮挠嬎阏`差．

4.2?經(jīng)典滲流系數(shù)的公式修正

土體中的結(jié)合水分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水．強(qiáng)結(jié)合水位于最靠近土顆粒表面的地方，水化離子和水分子排列十分緊密；弱結(jié)合水不能傳遞靜水壓力，位于強(qiáng)結(jié)合水外層，與土體結(jié)合引力僅次于強(qiáng)結(jié)合水，可能會發(fā)生從濃度較高處緩慢地向濃度較低處遷移的運動，這種運動與重力無關(guān)．結(jié)合水占據(jù)了粉土孔隙的大部分，卻無法傳遞凈水壓，也不能產(chǎn)生滲流[15].所以，將這部分由結(jié)合水占領(lǐng)的孔隙稱為無效孔隙，用f來表示．

將用于計算粗粒土滲透系數(shù)的經(jīng)典滲流公式中孔隙比修正為有效孔隙比，即可找到適用于天津粉土的滲透系數(shù)經(jīng)驗公式．其中，計算粗粒土滲透系數(shù)的經(jīng)典公式有柯森-卡門公式、斯托克斯孔隙流滲透系數(shù)公式、中國水利水電科學(xué)研究院滲透系數(shù)公式、用固結(jié)度表示滲透系數(shù)的公式、太沙基滲透系數(shù)公式[16]以及達(dá)西滲透系數(shù)公式等．出于對已有經(jīng)驗公式計算所需試驗參數(shù)的明確意義、誤差大小以及試驗操作難度的考慮，本文選取其中最簡便、誤差最小的經(jīng)驗公式——太沙基滲透系數(shù)公式進(jìn)行修正．太沙基公式為

式中：為粗粒土的滲透系數(shù)，cm/s；10為粒徑分布曲線上縱坐標(biāo)為10%時所對應(yīng)的土顆粒有效粒徑，cm．

由于結(jié)合水占據(jù)的孔隙部分為無效孔隙，故將傳統(tǒng)公式中的無效孔隙去除，得到適用于天津粉土的經(jīng)驗公式

4.3?粉土有效孔隙比的計算方法

根據(jù)第2節(jié)土樣基本參數(shù)中的試驗研究，天津粉土在含水率低于塑限時，土體內(nèi)大部分是強(qiáng)結(jié)合水和空氣；當(dāng)粉土含水率高于塑限但低于液限時，土體內(nèi)水大部分是弱結(jié)合水和少量的自由水；當(dāng)含水量高于液限時，土體內(nèi)出現(xiàn)大量自由水．

于是可以做出3個假定：①土體中結(jié)晶水的含量忽略不計；②土顆粒之間的連接只有結(jié)合水方式；③土顆粒和水不可壓縮．

強(qiáng)結(jié)合水含量的最大值或弱結(jié)合水含量的最小值等于粉土的塑限，弱結(jié)合水含量的最大值比上換算系數(shù)等于粉土的液限[3]，進(jìn)而可以通過已經(jīng)測得的粉土的臨界含水率求得其有效孔隙比．

天津粉土的無效孔隙比所對應(yīng)的含水率為

式中：fw為無效孔隙比所對應(yīng)的土顆粒的質(zhì)量，kg；s為土顆粒的質(zhì)量，kg；為結(jié)合水質(zhì)量與土體剛好處于液限時含水量的比，也稱換算系數(shù)；L為粉土液限.

可知粉土中結(jié)合水的質(zhì)量為

粉土的無效孔隙比為

將式(7)、(8)代入太沙基公式(4)中，可得

故修正之后適用于粉土的太沙基公式為

4.4?算例驗證

當(dāng)粉土處于固體和半固體狀態(tài)時，粉土中的強(qiáng)結(jié)合水會在電場的作用下與粉土顆粒緊密結(jié)合，形成強(qiáng)結(jié)合水膜．之后當(dāng)粉土處于可塑狀態(tài)時，含水量增加，強(qiáng)結(jié)合水膜外形成弱結(jié)合水膜．含水量繼續(xù)增大，粉土易發(fā)生液化，自由水逐漸增多，變成流動狀態(tài)．可知，強(qiáng)弱結(jié)合水的比值以及強(qiáng)弱結(jié)合水相對于自由水的多少會直接影響粉土的宏觀物理狀態(tài).于是可以認(rèn)為，粉土在可塑和軟塑狀態(tài)的臨界點處結(jié)合水含量與含水率幾乎相等，可以得到換算系數(shù)近似為1.4，即為液塑限之比，而換算系數(shù)代入修正之后的太沙基滲透系數(shù)公式中可得滲透系數(shù)值如圖7所示．

將換算系數(shù)＝1.4代入第2節(jié)滲透試驗不同孔隙率和時間的試驗結(jié)果進(jìn)行誤差對比分析，不難發(fā)現(xiàn)，修正后的計算結(jié)果和室內(nèi)試驗結(jié)果相近，均在同一數(shù)量級．由圖8中修正前后相對誤差對比可知，在不考慮無效孔隙影響的情況下，所得天津粉土的滲透系數(shù)計算結(jié)果與實際滲透系數(shù)數(shù)量級相差40～80倍，說明沒有經(jīng)過修正的經(jīng)驗公式并不適用于天津粉土．由于太沙基公式應(yīng)用范圍廣，所需試驗參數(shù)簡單易得，相對不易產(chǎn)生試驗誤差，故選擇修正后的太沙基公式作為天津粉土的滲透系數(shù)經(jīng)驗公式．

圖7?粉土的滲透系數(shù)

圖8?相對誤差隨孔隙比變化曲線

5?結(jié)?論

(1) 采用液塑限聯(lián)合測定儀對天津粉土進(jìn)行界限含水率測定，結(jié)果顯示天津粉土為低液限粉土．低液限粉土較一般土質(zhì)毛細(xì)作用更加劇烈，水穩(wěn)定性不佳，會對地下工程產(chǎn)生很大的影響．

(2) 通過對TST-55型滲透儀進(jìn)行改裝，完成土體的室內(nèi)滲透試驗，包括常水頭試驗和變水頭試驗．其中，由變水頭試驗得知，對于天津粉土而言，當(dāng)下降水頭高度相同時，隨著孔隙率增大，滲透系數(shù)呈現(xiàn)增大的趨勢．也就是粉土密度越大，孔隙率越小，下降相同水頭高度所需要的時間越長，滲透系數(shù)也就越小．同一種土，當(dāng)孔隙率固定不變時，滲透系數(shù)隨時間的增長總體呈現(xiàn)減小的趨勢，最終趨于穩(wěn)定．由常水頭試驗可知，同種土在孔隙率相同的情況下，滲透系數(shù)會隨著時間的增加呈減小的趨勢，但最后趨于一個定值．同種土在同一時刻，滲透系數(shù)隨孔隙率或孔隙比的增大而增大．滲透系數(shù)的數(shù)量級為?10-5～10-4cm/s．試驗數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性，除了部分?jǐn)?shù)據(jù)有較小偏差外，其他數(shù)據(jù)基本符合預(yù)期結(jié)果.

(3) 根據(jù)適用于粗粒土的經(jīng)典滲流系數(shù)公式，對比選擇粗粒土滲透系數(shù)經(jīng)驗公式，即太沙基滲透系數(shù)經(jīng)典公式．在此基礎(chǔ)上對其進(jìn)行修正．提出無效孔隙比的概念，解釋了粉土相對粗粒土孔隙比大而滲透系數(shù)小的原因．

(4) 為了使修正后的太沙基公式可以應(yīng)用到工程分析中，提出換算系數(shù)的概念，將換算系數(shù)與液塑限聯(lián)系起來．經(jīng)過比較分析?。?.4，得到修正后的太沙基滲透系數(shù)公式，確定影響粉土滲透特性的主要因素．

(5) 用天津粉土對修正后的太沙基滲透系數(shù)公式進(jìn)行驗證，將試驗測定的滲透系數(shù)與修正前后的太沙基公式計算結(jié)果對比之后發(fā)現(xiàn)，修正前的太沙基公式更適用于粗粒土；修正后的太沙基公式更適用于天津粉土，且計算所得滲透系數(shù)在同一數(shù)量級．總結(jié)得出適合于天津粉土的滲透系數(shù)估算公式，能夠?qū)罄m(xù)的工程分析提供全面、合理的依據(jù)．

［1］ 張?zhí)炱?，葛隆博，?剛. 砂土隧道開挖引起的地表及深層土體變形研究[J]. 天津大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)與工程技術(shù)版)，2019，52(增1)：113-119.

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Experimental Study of Silt Permeability Characteristics of Tianjin Compressed Aquifer

Zheng Gang1, 2，Wang Jialin2，Tong Jingbo1, 2，Zhang Tianqi1, 2

(1. School of Civil Engineering，Tianjin University，Tianjin 300072，China；2. Key Laboratory of Coast Civil Structure Safety(Tianjin University)，Ministry of Education，Tianjin 300072，China)

The underground engineering construction in Tianjin is mainly concentrated in the silt soil layer，which is easily lost with the loss of groundwater. In addition，the underground structure in this area is prone to leakage during construction and operation.The engineering properties and seepage characteristics of soil are important factors affecting the seepage erosion hazard. Thus，it is necessary to calibrate the engineering properties of Tianjin silt，especially the permeability. To determine the permeability characteristics of silt in the underground confined aquifer of Tianjin，first，laboratory tests were carried out to properly process and transform the standard test instruments specified in the“Standard for Soil Test Method”. Basic parameters such as specific gravity，grade，and liquid plastic limit of Tianjin silt were calibrated through specific gravity test，particle analysis experiment，and liquid plastic limit test. Each test data was then summarized and sorted in detail. A large number of test data were analyzed using relevant formulas and data processing methods to obtain the test results. The variation characteristics of the silt permeability coefficient were then analyzed by the combination of constant head permeability test and variable head permeability test. Results show that the permeability coefficient of Tianjin silt increases with the increase of porosity，decreases with the increase of time，and finally tends to be stable. Based on the characteristics of Tianjin silt soil，the invalid pores that are occupied by bound water that cannot transfer water purification pressure and cannot produce seepage are excluded，and the remaining pore ratio is defined as the effective pore ratio. This paper uses the concept of effective pore ratio to modify the classical percolation theory of the Terzaghi foundation and proposes an applicable formula for estimating the permeability coefficient of Tianjin silt. The formula more precisely calculates the permeability coefficient of Tianjin silt. Results of this work could provide a reference for disaster prevention and control of underground construction of the confined aquifer in Tianjin.

Tianjin silt；particle gradation；specific gravity；liquid plastic limit；penetration test；Terzaghi

TU441+.33

A

0493-2137(2022)01-0077-08

10.11784/tdxbz202102034

2021-02-25；

2021-04-22.

鄭?剛（1967—??），男，博士，教授，zhenggang1967@163.com．

張?zhí)炱妫瑃ianqizhang@tju.edu.cn.

國家自然科學(xué)基金重點資助項目(41630641)；國家自然科學(xué)基金青年基金資助項目(51808387).

Supported by the Key Program of the National Natural Science Foundation of China(No. 41630641)，the Key Program of the National Natural Science Foundation for Young Scientists of China(No. 51808387).

(責(zé)任編輯：樊素英)