CN109763475A - 一种测定膨胀土土体降雨入渗系数的跟踪观测方法 - Google Patents

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一种测定膨胀土土体降雨入渗系数的跟踪观测方法是通过对土体不同深度土层的体积含水量、膨胀变形的跟踪观测，并以不同深度土层的体积含水量、膨胀变形量的观测数据作为降雨引起土体湿度增加的响应指标，从而结合响应指标对应的时间计算出膨胀土土体的降雨入渗系数。所述的跟踪观测方法具有测定方法明确、测定结果能准确反映土体结构性状的优势，尤其适合于开展对膨胀土土体边坡的干湿循环活动与湿化滑坡破坏的研究。

Description

一种测定膨胀土土体降雨入渗系数的跟踪观测方法
技术领域
本发明涉及到一种测定膨胀土土体渗透系数的观测方法，特别是涉及到一种测定膨胀土土体降雨入渗系数的跟踪观测方法。
背景技术
膨胀土边坡干缩开裂，降雨入渗导致边坡土体湿度增大和膨胀变形，最后在反复干湿循环作用下产生渐进式浅层牵引式滑坡。因此，土体的降雨入渗系数是分析干湿循环活动下边坡变形破坏的重要参数。目前，降雨入渗系数主要采用室内渗透试验测定的渗透系数来确定。虽然降雨入渗系数与渗透系数接近，但天然膨胀土土体的降雨入渗与与渗透试验中水头作用下水的渗透过程依然存在较大差异，而且还存在尺寸效应，因此，准确测定降雨入渗系数是开展膨胀土边坡干湿循环活动及降雨滑坡研究急需解决的科学问题。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题是要研发出一种可准确测定膨胀土土体降雨入渗系数的方法。
本发明利用通过埋设体积含水量探头、位移计对土体不同深度土层的体积含水量、膨胀变形进行跟踪观测，并通过分析不同深度土层的体积含水量、膨胀变形量的观测数据，以最大体积含水量拐点为第一判别标志，以最大膨胀变形量拐点为辅助分析标志，进行降雨入渗系数的计算。按全年降雨量分布情况，我国膨胀土地区往往可明显分为旱季和雨季，南方的雨季常为4月至10月，北方的雨季常为6月至9月。所述的跟踪观测方法宜在雨季来临前一个月开始埋设观测元件(图1)和建立体积含水量自动观测站(5)及位移量自动观测站 (6)，并开始自动观测。以最接近地面(3)的第一个体积含水量探头(W0)测得第一个最大体积含水量曲线的拐点作为判别标志，记为 W0MAX，测得的相应时刻作为降雨入渗系数响应时间计时计算的起始时刻，记为T0；以第二个体积含水量探头(W1)测得第一个最大体积含水量曲线的拐点作为判别标志，记为W1MAX，测得的相应时刻作为第一个位移计(7)的降雨入渗系数响应时间计时计算的结束时刻，记为 T1，相对应的第一个位移计(7)测得的长度记为h1S；第一段土层范围(S1)的降雨入渗系数，记为KS1，计算式如式①：
KS1＝h1S/(T1-T0) ①
式中：KS1---第1段土层范围(S1)的降雨入渗系数，单位m/s；
h1S---第一个位移计(7)T1时刻测得的长度，单位m；
T1--第1段土层范围(S1)的降雨入渗系数响应时间的计时计算结束时刻，单位s；
T0---第1段土层范围(S1)的降雨入渗系数响应时间的计时计算起始时刻，单位s；
其他各段的降雨入渗系数可参照第一段的计算方法计算得到。
本发明提供的一种测定膨胀土土体降雨入渗系数的跟踪观测方法，具有测试原理清楚、测定结果能准确反映土体结构性状的优势，与边坡土体的实际情况更为接近等优势，尤其适合应用于研究膨胀土土体边坡的干湿循环活动和湿化滑坡破坏。
附图说明
图1是一种测定膨胀土土体降雨入渗系数的跟踪观测方法的观测仪器布置示意图。
具体实施方式
下面结合附图1和在广西宁明某膨胀土开挖边坡滑坡中的具体观测实例，对本发明作进一步说明。
本发明通过埋设体积含水量探头、位移计，对土体不同深度土层的体积含水量、膨胀变形进行跟踪观测，并通过分析不同深度土层的体积含水量、膨胀变形量的观测数据，以最大体积含水量拐点为第一判别标志，以最大膨胀变形量拐点为辅助分析标志，进行降雨入渗系数的分析计算。本发明提出的一种测定膨胀土土体降雨入渗系数的跟踪观测方法的具体方法图1，其步骤特征是：
1)所述的跟踪观测方法宜在雨季来临前一个月根据需测试的深度开始开挖观测坑1，观测坑深度通常以不大于3m为宜；
2)在开挖观测坑1的上坡方向的坑壁上，等距离自上往下按体积含水量探头编号W0、W1、W2、W3、W4自上往下依次埋设体积含水量探头，4为体积含水量探头局部放大图；同时在自上往下的各深度范围h1、h2、h3、h4的位置依次埋设位移计7、8、9、10，注意位移计的上下相邻两个位移计的同一深度的两个定位板，如10、9位移计的两个定位板，在水平方向应以平行错开方式埋入；
3)进行初测，检测仪器埋设情况，调整位移计，注意保证位移计既有膨胀变形测试量程，也有收缩变形测试量程，但位移计初始读数值应小于半量程值；
4)现场测定各体积含水量探头位置土的含水量，计算体积含水量，并对比体积含水量探头初始数据，以检查仪器安装是否合格，如两者相对差值大于2％，应重新安装，直至两者相符；
5)将含水量探头和位移计的导线引出坑壁，分层回填压实观测坑；
6)建立体积含水量自动观测站5及位移量自动观测站6，并开始自动跟踪观测，跟踪观测时间为一年；
7)以最接近地面3的第一个体积含水量探头W0测得第一个最大体积含水量曲线的拐点W0MAX作为判别标志，测得的相应时刻作为降雨入渗系数响应时间计时计算的起始时刻，记为T0；以第二个体积含水量探头W1测得第一个最大体积含水量曲线的拐点W1MAX作为判别标志，测得的相应时刻作为第一个位移计7范围的降雨入渗系数响应时间计时计算的结束时刻，记为T1，相对应的第一个位移计7测得的长度为h1S；第一段土层范围S1的降雨入渗系数，记为KS1，计算式如式①：
KS1＝h1S/(T1-T0) ①
式中：KS1---第1段土层范围S1的降雨入渗系数，单位m/s；
h1S---第一个位移计7T1时刻测得的长度，单位m；
T1---第1段土层范围S1的降雨入渗系数响应时间的计时计算结束时刻，单位s；
T0---第1段土层范围S1的降雨入渗系数响应时间的计时计算起始时刻，单位s；
7)第二段土层范围S2、第三段土层范围S3、第四段土层范围 S4的降雨入渗系数可参照步骤7)的计算方法计算得到。

Claims (2)

1.本发明提出的一种测定膨胀土土体降雨入渗系数的跟踪观测方法是一种通过埋设体积含水量探头、位移计对土体不同深度土层的体积含水量、膨胀变形进行跟踪观测，再通过分析不同深度土层的体积含水量、膨胀变形量的观测数据，以最大体积含水量拐点为第一判别标志，以最大膨胀变形量拐点为辅助分析标志，并根据对判别标志相对应的响应时间的分析和计算求得膨胀土土体降雨入渗系数的方法。
2.一种如权利要求1所述的测定膨胀土土体降雨入渗系数的跟踪观测方法，其步骤特征是：
1)所述的跟踪观测方法宜在雨季来临前一个月根据需测试的深度开始开挖观测坑(1)，观测坑深度通常以不大于3m为宜；
2)在开挖观测坑(1)的上坡方向的坑壁上，等距离自上往下按体积含水量探头编号(W0)、(W1)、(W2)、(W3)、(W4)自上往下依次埋设体积含水量探头，(4)为体积含水量探头局部放大图；同时在自上往下的各深度范围(h1)、(h2)、(h3)、(h4)的位置依次埋设位移计(7)、(8)、(9)、(10)，注意位移计的上下相邻两个位移计的同一深度的两个定位板，如位移计局部放大图(2)中(10)、(9)位移计的两个定位板，在水平方向应以平行错开方式埋入；
3)进行初测，检测仪器埋设情况，调整位移计，注意保证位移计既有膨胀变形测试量程，也有收缩变形测试量程，但位移计初始读数值应小于半量程值；
4)现场测定各体积含水量探头位置土的含水量，计算体积含水量，并对比体积含水量探头初始数据，以检查仪器安装是否合格，如两者相对差值大于2％，应重新安装，直至两者相符；
5)将含水量探头和位移计的导线引出坑壁，分层回填压实观测坑；
6)建立体积含水量自动观测站(5)及位移量自动观测站(6)，并开始自动跟踪观测，跟踪观测时间为一年；
7)以最接近地面(3)的第一个体积含水量探头(W0)测得第一个最大体积含水量曲线的拐点W0MAX作为判别标志，测得的相应时刻作为降雨入渗系数响应时间计时计算的起始时刻，记为T0；以第二个体积含水量探头(W1)测得第一个最大体积含水量曲线的拐点W1MAX作为判别标志，测得的相应时刻作为第一个位移计(7)范围的降雨入渗系数响应时间计时计算的结束时刻，记为T1，相对应的第一个位移计(7)测得的长度为h1S；第一段土层范围(S1)的降雨入渗系数，记为KS1，计算式如式①：
KS1＝h1S/(T1-T0) ①
式中：KS1---第1段土层范围(S1)的降雨入渗系数，单位m/s；
h1S---第一个位移计(7)T1时刻测得的长度，单位m；
T1---第1段土层范围(S1)的降雨入渗系数响应时间的计时计算结束时刻，单位s；
T0---第1段土层范围(S1)的降雨入渗系数响应时间的计时计算起始时刻，单位s；
8)第二段土层范围(S2)、第三段土层范围(S3)、第四段土层范围(S4)的降雨入渗系数可参照步骤7)的计算方法计算得到。
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