CN114113204A - 一种裂隙土体表面优势流定量测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种裂隙土体表面优势流定量测试方法——红外测优势流，属于岩土监测领域。裂隙土体表面优势流包括裂隙中的纯水流与裂隙附近的土孔隙水流；方法包括首先建立土体表面含水率与界面温差的关系曲线，所述界面温差为环境温度与土体表面温度间的温度差；根据关系曲线确定所述土孔隙水流对应的界面特征温差；之后通过实测界面温差根据关系曲线反演含水率，通过含水率计算土孔隙水流，并将其与纯水流加和得到裂隙土体表面优势流流量。本发明能够定量测定含裂隙土体表面裂隙优势流，具有测量速度快、测量结果直观、探测面积大以及易于实现自动化等优点，是一种新型的数字化无损检测技术。
Description
技术领域
本发明属于岩土监测领域，更具体地说，涉及一种基于红外热成像技术的裂隙土体表面优势流定量测试方法。
背景技术
自然界的土层中，由于植物根系的伸展与腐烂，动物的活动，化学风化溶蚀，以及周围环境变化导致的土体冻融交替、干湿变化等原因在土层中形成一系列大孔隙，这些大孔隙相互连通就形成了大孔隙网络，为土中水分及溶质的运移提供了快速通道，土中的水分及溶质在大孔隙网络中优先快速流走，而较少与周围土壤基质发生相互作用的过程被称为优势流。
在干旱气候作用下，自然界的土体会因失水收缩而产生开裂，并在表面发育纵横交错的裂隙网络，即人们所熟悉的龟裂现象。裂隙的产生破坏了土体的完整性，增大了土体内部孔隙，弱化了土体的持水能力。裂隙的存在及其特性是影响含裂隙土体工程性质的关键因素，也是造成含裂隙土质边坡工程问题的内在原因。在降雨条件下，雨水通过裂隙优势流快速入渗到土体内部，导致力学性质劣化，从而诱发一系列工程地质灾害，如滑坡和泥石流等。
目前用于优势流分析的现代技术主要有染色剂失踪技术、土壤导水率测量以及X射线CT扫描技术等，结合时域反射仪以及探地雷达等现代化设备。但大多数研究方法还处在定性描述阶段，且多数方法聚焦于土体内部结构引发的优势流及优势流运移过程和路径，对于土体由于干燥引起的表面裂隙优势流定量化描述尚缺少一种有效的定量监测手段。有学者利用数码摄像机对土体表面裂隙优势流进行监测，该种方法主要利用高含水率土体与低含水率土体间的色差进行观测，定性得到表面裂隙优势流的扩散速度和影响范围，但定量化监测土体表面优势流对工程上进行全面的边坡稳定性评价是必不可少的。
发明内容
1.要解决的问题
自然界一切表面温度在绝对零度(-273.15℃)以上的物体，都会源源不断地向外界辐射电磁波。当该物体的表面温度发生变化时，电磁波的辐射强度与波长分布特性也会随之改变。波长介于2μm～1000μm的电磁波被称为热红外线，当其在大气中传输时，会受到大气组成物质的吸收，强度明显下降，仅在3μm～5μm及8μm～12μm两个波段有较好的穿透率。红外成像设备通过捕获这两个波段的热红外线进行即时演算，即可实现对目标物体的表面温度场反演。
针对现有裂隙土体表面优势流流量定量化监测困难的问题，本发明提供一种基于红外热成像技术的裂隙土体表面优势流定量测试方法。该方法通过在相同的环境温度中，标定某特定干密度下的土体含水率与界面温差的关系及纯水界面温差，定量得到裂隙土体表面优势流流量。进一步地，通过红外热成像仪测定界面温差，能够无接触、可视化、便捷且精确地获取土体表面的温度分布，辅助实现优势流的测定。
2.技术方案
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种裂隙土体表面优势流定量测试方法，所述裂隙土体表面优势流包括裂隙中的纯水流与裂隙附近的土孔隙水流；方法包括以下步骤：
1)建立土体表面含水率与界面温差的关系曲线，所述界面温差为环境温度与土体表面温度间的温度差；
根据关系曲线确定所述土孔隙水流对应的界面特征温差；
同时测定上述环境温度下的纯水界面温差，所述纯水界面温差为环境温度与纯水表面温度间的温度差；
2)实测的含裂隙土体表面的界面温差；当实测界面温差大于界面特征温差值时即判定为土孔隙水流；当实测界面温差大于纯水界面温差时判定为纯水流；
3)选取所述土孔隙水流对应的实测界面温差，根据所述步骤1)确定的关系曲线计算裂隙表面含水率；
4)根据所述步骤3)得到的裂隙表面含水率及纯水流的面积及深度，按照以下公式计算裂隙土体表面优势流流量：
wi＝aΔTi+b
Q＝∫∫wimjhds+mw·Sw·h
wi为i时刻单元土体的含水率，％；ΔTi为i时刻单元土体对应的界面温差，℃；a和b是含水率与界面温差相关的参数；Q为i时刻对应的裂隙土体表面优势流流量，g；mj为土的干密度(通常默认为定值)，g/cm3；d s为土孔隙水流影响范围内单元土体的上表面积，cm2；mw为纯水的密度，g/cm3；Sw为裂隙纯水流的上表面积，cm2；h为裂隙深度，cm。
优势流包括在裂隙中流动的纯水流，以及部分水土界面处受裂隙水流影响的土中水即裂隙附近的土孔隙水流。纯水流流量易于测定，但土孔隙水流通常难以定量测定。由于土体在蒸发条件下表面温度不同，且在干密度相同的情况下，不同含水率的土体界面温差随含水率升高而增大，因此本发明通过建立不同含水率的土体界面温差与含水率之间的关系曲线，通过红外热成像仪测定界面温差，反演裂隙表面含水率，并通过裂隙表面含水率计算土孔隙水流流量。将土孔隙水流流量与纯水流流量加和，即得到裂隙土体表面优势流。
优选地，步骤1)所述界面特征温差为关系曲线中的两段一次函数趋势线交点所对应的界面温差。需要说明的是，进气值为饱和土体干燥过程中，气体进入土体时对应的土体含水率，小于该值时土中孔隙存在吸力，土中水受到毛细力的作用，不易发生迁移。本发明所确定的界面特征温差值所对应的土体含水率在其进气值附近，当土体含水率大于进气值时其孔隙水中的水较易发生迁移。
优选地，步骤2)所述界面特征温差的测定方式为单侧入渗、双侧入渗或多方向入渗。本发明实施例采用的是单侧入渗。主要针对土体表面的水平流。实际本发明方案不仅局限与单侧入渗，还可以采用平面双侧入渗、平面对侧入渗。
优选地，所述界面温差与纯水界面温差采用红外热成像仪测定。
优选地，所述红外热成像仪为FLIR-T620：工作波段为7.8～14μm，相机分辨率640×480pix。该红外热成像仪温度测量灵敏度可达±0.04℃，精度可达±0.1℃，温度范围可测-40℃～650℃。
优选地，所述红外热成像仪需使用标准黑体辐射源进行标定，开始测定前采用标准温度进行校准。
优选地，采用烘干法测定所述关系曲线中各试样含水率验证红外热成像仪测定结果，以保证红外热成像仪测定结果的可靠性。
优选地，所述关系曲线中含水率梯度间隔为2％或3％，含水率上限为液限。
优选地，所述土体包括黏性土、粉质黏土、膨胀土中的一种或几种。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明的一种表面优势流定量测试方法，通过在相同的环境温度中，标定某特定干密度下的土体含水率与界面温差的关系及纯水界面温差，再通过实测界面温差反演含水率，定量得到裂隙土体表面优势流；在测定含裂隙土体表面优势流的过程中优选采用红外热成像技术，定量地给出了含裂隙土体表面优势流的运移流量，为优势流运移机理的揭示提供了可靠的试验方法；红外热成像技术具有测量速度快、测量结果直观、探测面积大以及易于实现自动化等优点，是一种新型的数字化无损检测技术；红外热成像技术作为一种无接触、可视化、数据采集便捷且丰富的测温手段，能够精确地获取土体表面的温度分布，进而辅助实现优势流的测定。
(2)本发明的一种裂隙土体表面优势流定量测试方法，以关系曲线中的两段一次函数趋势线交点所对应的温度差作为界面特征温差，更易于确定裂隙优势流的区域。
(3)本发明的一种裂隙土体表面优势流定量测试方法，操作简单，实用性强，适用于黏性土、粉质黏土、膨胀土等多种裂隙土体表面优势流的定量测定。
附图说明
图1为本发明试样含水率与界面温差标定实验示意图；
图2为本发明的入渗实验示意图；
图3为实施例1中土体界面温差随含水率的变化关系曲线；
图4为实施例1中土体界面温差随入渗时间的变化；
图5为实施例2中土体界面温差随含水率的变化关系曲线；
图6为实施例2中土体界面温差随入渗时间的变化；
图7为实施例3中土体界面温差随含水率的变化关系曲线；
图8为实施例3中土体界面温差随入渗时间的变化。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
如本文所使用，术语“约”用于提供与给定术语、度量或值相关联的灵活性和不精确性。本领域技术人员可以容易地确定具体变量的灵活性程度。
浓度、量和其他数值数据可以在本文中以范围格式呈现。应当理解，这样的范围格式仅是为了方便和简洁而使用，并且应当灵活地解释为不仅包括明确叙述为范围极限的数值，而且还包括涵盖在所述范围内的所有单独的数值或子范围，就如同每个数值和子范围都被明确叙述一样。例如，约1至约4.5的数值范围应当被解释为不仅包括明确叙述的1至约4.5的极限值，而且还包括单独的数字(诸如2、3、4)和子范围(诸如1至3、2至4等)。相同的原理适用于仅叙述一个数值的范围，诸如“小于约4.5”，应当将其解释为包括所有上述的值和范围。此外，无论所描述的范围或特征的广度如何，都应当适用这种解释。
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。实施例1～3中红外热成像仪为FLIR-T620：该仪器工作波段为7.8～14μm，相机分辨率640×480pix，温度测量灵敏度可达±0.04℃，精度可达±0.1℃，温度范围可测-40℃～650℃。
实施例1
结合附图1，本实施例的一种裂隙土体表面优势流定量测试方法，选取南京地区的下蜀土为试验对象。土样呈褐黄色，取土深度约1.5m，风干含水率为6％，其组成粘土矿物以伊利石和伊利-蒙脱石相间层状矿物为主。基本物理力学性质为：比重2.73，液限36.5％，塑限19.5％，塑性指数17，最优含水率16.2％，最大干密度1.7g/cm3，黏粒含量22％，泥浆干燥后土体干密度1.45g/cm3。
本实施例采取以下步骤进行测试(本实验条件为25±1℃)：
(1)称取1000g风干下蜀土，碾碎，过2mm筛，按73％(两倍液限)的含水率计算所需蒸馏水的量。混合过筛后的土与水并充分搅拌，配置成过饱和的泥浆样，静置24小时，去除上层浮水。
(2)将配置好的泥浆样缓慢地倒入16个直径为4cm的特制圆形模具，试样高度为2cm，和一个边长为16cm的正方形模具，试样高度为2cm。圆形模具界面光滑，方形模具界面粗糙，将所有试样置于振动台震动5分钟移除其内部气泡，并放置在温度25±1℃，湿度75±2％的恒温室内干燥，至试样质量不再变化，试样高度降至1cm左右。
(3)向15个已干燥完成的圆形试样中加入适量蒸馏水，加入的量由计算得到，分别配置含水率为6％、8％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、22％、24％、26％、28％、30％、32％、34％、36％的试样，并在加水后用薄膜密封7天，保证用于含水率标定的试样充分湿润，使其含水率均匀，提高标定精度。7天后打开薄膜，利用红外热成像仪测定此时土表温度与环境温度的差值，即界面温差。建立该种土样含水率与界面温差之间的关系曲线，见图3，并根据关系曲线中的两段一次函数趋势线交点所对应的界面温差确定界面特征温差，1.2℃。同时，另取一4cm直径圆形模具测定相同体积纯水的界面温差，实验测得纯水界面温差为1.5℃。
(4)按图2所示装置，对(2)中干燥得到的正方形开裂试样进行定水头单侧入渗试验，并在正上方架设红外热成像仪，每间隔5s拍摄一张图像，实测单侧入渗的含裂隙土体表面的环境温度和土表温度间的温度差即土样表面界面温差；土样表面界面温差大于界面特征温差值1.2℃时即判定为土孔隙水流区域，针对有入渗的土体，根据界面温差特征值及红外热成像仪得到的土体表面界面温差确定土孔隙水流区域；当实测界面温差大于纯水界面温差1.5℃时判定为纯水流区域。
(5)监测结果
不同含水率的土体与界面温差的关系曲线如图3所示，工作曲线中的两段一次函数趋势线交点所对应的温度差即界面特征温差为1.2℃。
0s、10s、20s、40s、60s时界面温差随入渗时间的变化如图4(红外热成像仪拍摄的图像)所示，值得说明的是，图4中试样产生的裂隙较宽，故红外识别的初始图像(即0s时刻的图像)中显示的低温区为裂隙所在区域，但此时无水流通过，其温差值由模具底部辐射造成。
首先，根据10s、20s、40s、60s时的实测界面温差，选取界面温差大于1.5℃的区域，为在裂隙中流动的纯水的区域，通过纯水的密度mw(g/cm3)、裂隙范围内纯水流过的面积Sw(cm2)以及裂隙深度h(cm)计算裂隙中流动的水的流量；
之后，选取其它土样表面界面温差大于界面特征温差的区域，即为水土界面处受裂隙水流影响的土孔隙水流区域，根据i时刻单元土体的含水率wi(％)、土的干密度mj(通常默认为定值，g/cm3)、土孔隙水流影响范围内土体的上表面积d s(cm2)计算水土界面处受裂隙水流影响的土孔隙水流的流量；
将上述的两个流量加和得到优势流流量。
具体地，利用以下两式计算10s、20s、40s、60s时的表面优势流流量：
wi＝aΔTi+b
Q＝∫∫wimjhds+mw·Sw·h
由标定结果可知，本实例中大于界面温差特征值的区域的一次函数系数a为1.33，系数b为-1.42。
裂隙深度为1cm，面积由FLIR Research IR导出数据，并由matlab处理计算获得。根据上式计算得到的优势流流量如表1。
表1实施例1优势流流量计算结果表
由表1数据可知，在该实例单侧入渗的条件下，优势流流量随入渗时间的增加不断增大。经过简单计算可知，相同时间内优势流流量的增量(即优势流流速)呈先增加后减小的趋势，其优势流流速最大值出现在入渗20s左右的时刻。
实施例2
本实施例的一种裂隙土体表面优势流定量测试方法，选取河北省某采场的残积土。根据土壤统一分类系统(USCS)，该土样被划分为无机低塑性粘土(ML)。基本物理力学性质为：比重2.69，液限42.19％，塑限19.65％，塑性指数22.54，最优含水率19％，最大干密度1.71g/cm3，泥浆干燥后土体干密度1.41g/cm3。
本实施例采取以下步骤进行测试(本实验条件为22±1℃)：
(1)称取1000g风干试样，碾碎，过2mm筛，按84％(两倍液限)的含水率计算所需蒸馏水的量。混合过筛后的土与水并充分搅拌，配置成过饱和的泥浆样，静置24小时，去除上层浮水。
(2)将配置好的泥浆样缓慢地倒入13个直径为4cm的特制圆形模具，试样高度为2cm，和一个边长为16cm的正方形模具，试样高度为2cm。圆形模具界面光滑，方形模具界面粗糙，将所有试样置于振动台震动5分钟移除其内部气泡，并放置在温度22±1℃，湿度65±2％的恒温室内干燥，至试样质量不再变化，此时试样高度约降至1cm。
(3)向13个已干燥完成的圆形试样中加入适量蒸馏水，加入的量由计算得到，分别配置含水率为6％、9％、12％、15％、18％、21％、24％、27％、30％、33％、36％、39％、42％的试样，并在加水后用薄膜密封7天。7天后打开薄膜，利用红外热成像仪测定此时土表温度与环境温度的差值，即界面温差。建立该种土样含水率与界面温差之间的关系曲线，见图5，并根据关系曲线中的两段一次函数趋势线交点所对应的界面温差确定界面特征温差，1.2℃。同时，另取一4cm直径圆形模具测定相同体积纯水的界面温差，实验测得纯水界面温差为1.4℃。
(4)按图2所示装置，对(2)中干燥得到的长方形开裂试样进行定水头单侧入渗试验(沿长轴方向入渗)，并在正上方架设红外热成像仪，每间隔5s拍摄一张图像，实测单侧入渗的含裂隙土体表面的环境温度和土表温度间的温度差；土样表面界面温差大于界面特征温差值时即判定为土孔隙水流区域，根据界面温差特征值及红外热成像仪得到的土体表面界面温差确定土孔隙水流区域；当实测界面温差大于纯水界面温差时判定为纯水流区域。
(5)监测结果
不同含水率的土体与界面温差的关系曲线如图5所示，工作曲线中的两段一次函数趋势线交点所对应的温度差即界面特征温差为1.2℃。
0s、20s、40s、60s、80s、120s时界面温差随入渗时间的变化如图6(红外热成像仪拍摄的图像)所示。
首先，根据20s、40s、60s、80s、120s时的实测界面温差，选取界面温差大于1.4℃的区域，为在裂隙中流动的纯水的区域，通过纯水的密度mw(g/cm3)、裂隙范围内纯水流过的面积Sw(cm2)以及裂隙深度h(cm)计算裂隙中流动的水的流量；
之后，选取其它土样表面界面温差大于界面特征温差的区域，即为水土界面处受裂隙水流影响的土孔隙水流区域，根据i时刻单元土体的含水率wi(％)、土的干密度mj(通常默认为定值，g/cm3)、土孔隙水流影响范围内单元土体的上表面积d s(cm2)计算水土界面处受裂隙水流影响的土孔隙水流的流量；
将上述的两个流量加和得到优势流流量。
具体地，利用下式计算20s、40s、60s、80s、120s时的表面优势流流量：
wi＝aΔTi+b
Q＝∫∫wimjhds+mw·Sw·h
由标定结果可知，本实例中大于界面温差特征值的区域的一次函数系数a为1.03，系数b为-0.96。裂隙深度为1cm，面积由FLIR Research IR导出数据，并由matlab处理计算获得。根据上式计算得到的优势流流量如表2。
表2实施例2优势流流量计算结果表
| 时刻/s | 20 | 40 | 60 | 80 | 120 |
| 优势流流量/g | 2.44 | 5.06 | 10.29 | 15.88 | 18.46 |
由表2数据可知，在该实例单侧入渗的条件下，优势流流量随入渗时间的增加不断增大。经过简单计算可知，相同时间内优势流流量的增量(即优势流流速)呈先增加后减小的趋势，其优势流流速最大值出现在入渗60s～80s的时间内。
实施例3
本实施例的一种裂隙土体表面优势流定量测试方法，选取南京地区的某水稻试验田土样为试验对象。土样呈黑褐色，取土深度约0.2m，风干含水率6％，由43％的黏土、32％的淤泥和25％的沙子组成。基本物理力学性质为：比重2.62，液限28％，塑限15％，塑性指数13，最优含水率15.2％，最大干密度1.68g/cm3，泥浆干燥后土体干密度1.4g/cm3。
本实施例采取以下步骤进行测试(本实验条件为31±1℃)：
(1)称取1000g风干试样土，碾碎，过2mm筛，按56％(两倍液限)的含水率计算所需蒸馏水的量。混合过筛后的土与水并充分搅拌，配置成过饱和的泥浆样，静置24小时，去除上层浮水。
(2)将配置好的泥浆样缓慢地倒入16个直径为2cm的特制圆形模具，试样高度为2cm，和一个边长为16cm的正方形模具，试样高度为2cm。圆形模具界面光滑，方形模具界面粗糙，将所有试样置于振动台震动5分钟移除其内部气泡，并放置在温度31±1℃，湿度70±2％的恒温室内干燥，至试样质量不再变化，此时试样高度约降至1cm。
(3)向15个已干燥完成的圆形试样中加入适量蒸馏水，加入的量由计算得到，分别配置含水率为6％、8％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、22％、24％、26％、28％、30％、32％、34％、36％的试样，并在加水后用薄膜密封7天。7天后打开薄膜，利用红外热成像仪测定此时土表温度与环境温度的差值，即界面温差。建立该种土样含水率与界面温差之间的关系曲线，见图7，并根据关系曲线中的两段一次函数趋势线交点所对应的界面温差确定界面特征温差，为1.9℃。同时，另取一2cm直径圆形模具测定相同体积纯水的界面温差，实验测得纯水界面温差为2.0℃。
(4)按图3所示装置，对(2)中干燥得到的正方形开裂试样进行定水头单侧入渗试验，并在正上方架设红外热成像仪，每间隔5s拍摄一张图像，实测单侧入渗的含裂隙土体表面的环境温度和土表温度间的温度差；土样表面界面温差大于界面特征温差值1.9℃时即判定为土孔隙水流区域，针对有入渗的土体，根据界面温差特征值及红外热成像仪得到的土体表面界面温差确定土孔隙水流区域；当实测界面温差大于纯水界面温差2.0℃时判定为纯水流区域。
(5)监测结果
不同含水率的土体与界面温差的关系曲线如图7所示，工作曲线中的两段一次函数趋势线交点所对应的温度差为界面特征温差为1.9℃。
0s、10s、20s、40s、80s、120s时界面温差随入渗时间的变化如图8(红外热成像仪拍摄的图像)所示。
首先，根据10s、20s、40s、80s、120s时的实测界面温差，选取界面温差大于2.0℃的区域，为在裂隙中流动的纯水的区域，通过纯水的密度mw(g/cm3)、裂隙范围内纯水流过的面积Sw(cm2)以及裂隙深度h(cm)计算裂隙中流动的水的流量；
之后，选取其它土样表面界面温差大于界面特征温差的区域，即为水土界面处受裂隙水流影响的土孔隙水流区域，根据i时刻单元土体的含水率wi(％)、土的干密度mj(通常默认为定值g/cm3)、土孔隙水流影响范围内单元土体的上表面积d s(单位cm2)计算水土界面处受裂隙水流影响的土孔隙水流的流量；
将上述的两个流量加和得到优势流流量。利用下式计算10s、20s、40s、80s、120s时的表面优势流流量：
wi＝aΔTi+b
Q＝∫∫wimjhds+mw·Sw·h
由标定结果可知，该实例中大于界面温差特征值的区域的一次函数系数a为1.51，系数b为-2.65。
裂隙深度为1cm，面积由FLIR Research IR导出数据，并由matlab处理计算获得。根据上式计算得到的优势流流量如表3。
表3实施例3优势流流量计算结果表
由表3数据可知，在该实例单侧入渗的条件下，优势流流量随入渗时间的增加不断增大。经过简单计算可知，相同时间内优势流流量的增量(即优势流流速)呈先增加后减小的趋势，其优势流流速最大值出现在入渗40s左右的时刻。
以上内容是对本发明及其实施方式进行了示意性的描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种裂隙土体表面优势流定量测试方法，所述裂隙土体表面优势流包括裂隙中的纯水流与裂隙附近的土孔隙水流；其特征在于，方法包括以下步骤：
1)建立土体表面含水率与界面温差的关系曲线，所述界面温差为环境温度与土体表面温度间的温度差；
根据关系曲线确定所述土孔隙水流对应的界面特征温差；
同时测定上述环境温度下的纯水界面温差，所述纯水界面温差为环境温度与纯水表面温度间的温度差；
2)实测的含裂隙土体表面的界面温差；当实测界面温差大于界面特征温差值时即判定为土孔隙水流；当实测界面温差大于纯水界面温差时判定为纯水流；
3)选取所述土孔隙水流对应的实测界面温差，根据所述步骤1)确定的关系曲线计算裂隙表面含水率；
4)根据所述步骤3)得到的裂隙表面含水率及纯水流的面积及深度，按照以下公式计算裂隙土体表面优势流流量：
wi＝aΔTi+b
Q＝∫∫wimjhds+mw·Sw·h
wi为i时刻单元土体的含水率，％；ΔTi为i时刻单元土体对应的界面温差，℃；a和b是含水率与界面温差相关的参数；Q为i时刻对应的裂隙土体表面优势流流量，g；mj为土的干密度，g/cm3；ds为土孔隙水流影响范围内单元土体的上表面积，cm2；mw为纯水的密度，g/cm3；Sw为裂隙纯水流的上表面积，cm2；h为裂隙深度，cm。
2.根据权利要求1所述的裂隙土体表面优势流定量测试方法，其特征在于，步骤1)所述界面特征温差为关系曲线中的两段一次函数趋势线交点所对应的界面温差。
3.根据权利要求2所述的裂隙土体表面优势流定量测试方法，其特征在于，步骤2)所述界面特征温差的测定方式为单侧入渗、双侧入渗或多方向入渗。
4.根据权利要求2或3所述的裂隙土体表面优势流定量测试方法，其特征在于，所述界面温差与纯水界面温差采用红外热成像仪测定。
5.根据权利要求4所述的裂隙土体表面优势流定量测试方法，其特征在于，所述红外热成像仪为FLIR-T620：工作波段为7.8～14μm，相机分辨率640×480pix。
6.根据权利要求5所述的裂隙土体表面优势流定量测试方法，其特征在于，所述红外热成像仪开始测定前采用标准温度进行校准。
7.根据权利要求6所述的裂隙土体表面优势流定量测试方法，其特征在于，采用烘干法测定所述关系曲线中各试样含水率验证红外热成像仪测定结果。
8.根据权利要求2所述的裂隙土体表面优势流定量测试方法，其特征在于，所述关系曲线中含水率梯度间隔为2％或3％，含水率上限为液限。
9.根据权利要求1～3、5～8中任意一项所述的裂隙土体表面优势流定量测试方法，其特征在于，所述土体包括黏性土、粉质黏土、膨胀土中的一种或几种。
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