.408 北京科技大学学报 第31卷 系数最小 下才能实施，因此，垂直向下和水平渗流方式比较 在自然压头作用下，垂直向下和水平渗流方式， 常用，其他方案的渗流实验只进行水平与垂直向下 渗流容易进行，而垂直向上只有在人工加压的条件 这两种方式，其分析结果如表4所示， 表4实验物料渗流系数和各向异性系数 Table 4 Seepage factor and anisotropy factor of experiment material 方案 水平渗流 垂直渗流 各向异性 序号 渗流系数/(ms) 渗流指数 相关系数 渗流系数/(ms) 渗流指数 相关系数 系数 No.1 0.0241 1.962 0.9864 0.0175 1.669 0.9997 1.38 No.2 0.0051 1.896 0.8957 0.0011 1.314 0.9449 4.64 No.3 0.0033 1.473 0.9999 0.0013 1.420 0.9986 2.54 No.4 0.0022 1.577 0.9839 0.0016 1.240 0.9922 1.38 No.5 5.828×10-5 1.097 0.9835 3.296×10-5 1.015 0.9803 1.77 No.6 0.0073 1.417 0.9994 0.0032 1.163 0.9905 2.28 No.7 0.0074 1.592 0.9955 0.0011 1.315 0.9482 6.73 No.8 0.0016 1.778 0.9918 0.0009 1.807 0.9907 1.78 No.9 0.0009 1.369 0.9158 0.0006 1.195 0.9848 1.50 No-10 1.22×10-6 0.516 0.9955 4.66×10-7 0.489 0.9933 2.62 在所进行的10个方案的渗流实验中，水平渗流 0.025 系数与垂直渗流系数明显不同.由表4可知：在10 ·水平滤流 个实验方案中，水平渗流系数由1.22×10-6ms1 0.020 变化到0.0241ms1,最大值是最小值的1.9×104 (.· ■垂直渗流 0.015 倍，垂直向下渗流系数由4.66×10-7ms变化到 0.010 0.0175ms1,最大值是最小值的3.8×10倍.均 0.005 质体各向异性系数均大于1，变化范围在1.38~ 6.73之间，平均值为4. 30 50 70 P,% 3.2渗流系数与粗料、细料含量的关系 由于散体具有大小颗粒粗细相差悬殊、组成分 图3渗流系数与P之间的关系 散、不均匀性大以及性质复杂的特点，因此在研究中 Fig.3 Curves of seepage factor and Ps 可把某一粒径作为区分粒径，将散体分为粗、细两部 分，从应用方便出发，采用5mm的固定粒径，即将 0.0250 粒径大于5mm的颗粒称为粗料，小于5mm的称为 0.020 ◆水平渗流 细料，含量用P5表示.一般细料的颗粒组成及对工 ■垂直渗流 程的影响主要是0.1mm,将小于0,1mm的颗粒含 0.010 量称为含泥量[8].粗料含量对渗流系数的影响如 图3所示，含泥量对渗流系数的影响如图4所示， 0.005◆ 图3和图4表明，不论水平渗流还是垂直渗流， 4 6 10 渗流系数与粗颗粒含量P;值以及含泥量均呈指数 含泥量% 函数关系，总的变化趋势是渗流系数与粗料含量呈 图4细泥含量与渗流系数之间的关系 正相关，与含泥量负相关， Fig.4 Curves of seepage factor and clay content 从散点图分析表明，粗粒含量P5在35%~ 60%期间以及含泥量在1%~5%之间，散体的渗流 时，孔隙当量尺寸大于细颗粒粒径，细颗粒被带出浸 系数先升后降，这表明在上述区间粗、细颗粒交互 堆，致使孔隙率增大，渗流系数上升，含泥量大于 作用影响强烈，此时，细颗粒粒径以及孔隙当量尺 2%、粗颗粒小于55%时，孔隙当量尺寸小于细颗粒 寸起着关键作用，含泥量小于2%、粗颗粒大于55% 粒径，则产生细颗粒机械堵塞，渗流系数下降.因系数最小． 在自然压头作用下‚垂直向下和水平渗流方式‚ 渗流容易进行‚而垂直向上只有在人工加压的条件 下才能实施．因此‚垂直向下和水平渗流方式比较 常用‚其他方案的渗流实验只进行水平与垂直向下 这两种方式‚其分析结果如表4所示． 表4 实验物料渗流系数和各向异性系数 Table4 Seepage factor and anisotropy factor of experiment material 方案 序号 水平渗流 垂直渗流 渗流系数／（m·s －1） 渗流指数 相关系数 渗流系数／（m·s －1） 渗流指数 相关系数 各向异性 系数 No．1 0∙0241 1∙962 0∙9864 0∙0175 1∙669 0∙9997 1∙38 No．2 0∙0051 1∙896 0∙8957 0∙0011 1∙314 0∙9449 4∙64 No．3 0∙0033 1∙473 0∙9999 0∙0013 1∙420 0∙9986 2∙54 No．4 0∙0022 1∙577 0∙9839 0∙0016 1∙240 0∙9922 1∙38 No．5 5∙828×10－5 1∙097 0∙9835 3∙296×10－5 1∙015 0∙9803 1∙77 No．6 0∙0073 1∙417 0∙9994 0∙0032 1∙163 0∙9905 2∙28 No．7 0∙0074 1∙592 0∙9955 0∙0011 1∙315 0∙9482 6∙73 No．8 0∙0016 1∙778 0∙9918 0∙0009 1∙807 0∙9907 1∙78 No．9 0∙0009 1∙369 0∙9158 0∙0006 1∙195 0∙9848 1∙50 No．10 1∙22×10－6 0∙516 0∙9955 4∙66×10－7 0∙489 0∙9933 2∙62 在所进行的10个方案的渗流实验中‚水平渗流 系数与垂直渗流系数明显不同．由表4可知：在10 个实验方案中‚水平渗流系数由1∙22×10－6 m·s －1 变化到0∙0241m·s －1‚最大值是最小值的1∙9×104 倍‚垂直向下渗流系数由4∙66×10－7 m·s －1变化到 0∙0175m·s －1‚最大值是最小值的3∙8×104 倍．均 质体各向异性系数均大于1‚变化范围在1∙38～ 6∙73之间‚平均值为4． 3∙2 渗流系数与粗料、细料含量的关系 由于散体具有大小颗粒粗细相差悬殊、组成分 散、不均匀性大以及性质复杂的特点‚因此在研究中 可把某一粒径作为区分粒径‚将散体分为粗、细两部 分．从应用方便出发‚采用5mm 的固定粒径‚即将 粒径大于5mm 的颗粒称为粗料‚小于5mm 的称为 细料‚含量用 P5 表示．一般细料的颗粒组成及对工 程的影响主要是0∙1mm‚将小于0∙1mm 的颗粒含 量称为含泥量［8］．粗料含量对渗流系数的影响如 图3所示‚含泥量对渗流系数的影响如图4所示． 图3和图4表明‚不论水平渗流还是垂直渗流‚ 渗流系数与粗颗粒含量 P5 值以及含泥量均呈指数 函数关系‚总的变化趋势是渗流系数与粗料含量呈 正相关‚与含泥量负相关． 从散点图分析表明‚粗粒含量 P5 在35％～ 60％期间以及含泥量在1％～5％之间‚散体的渗流 系数先升后降．这表明在上述区间粗、细颗粒交互 作用影响强烈．此时‚细颗粒粒径以及孔隙当量尺 寸起着关键作用．含泥量小于2％、粗颗粒大于55％ 图3 渗流系数与 P5 之间的关系 Fig．3 Curves of seepage factor and P5 图4 细泥含量与渗流系数之间的关系 Fig．4 Curves of seepage factor and clay content 时‚孔隙当量尺寸大于细颗粒粒径‚细颗粒被带出浸 堆‚致使孔隙率增大‚渗流系数上升．含泥量大于 2％、粗颗粒小于55％时‚孔隙当量尺寸小于细颗粒 粒径‚则产生细颗粒机械堵塞‚渗流系数下降．因 ·408· 北 京 科 技 大 学 学 报 第31卷