塔爾露天煤礦邊坡粉土土水特征曲線試驗研究

張曉軍

(中鐵十九局集團有限公司礦業投資有限公司，北京 100161)

露天礦邊坡土體在天然條件下處于非飽和狀態，土的含水量及飽和度影響土體物理力學性質[1]，進而控制邊坡土體的穩定性。土水特征曲線是用于描述非飽和土基質吸力與含水量之間函數關系的曲線，是研究非飽和土滲透特性、抗剪強度等物理力學性質的基礎和前提[2，3]。因此，開展對露天礦邊坡粉土土水特征曲線的測試和研究工作，對于非飽和土質邊坡穩定性評價具有重要的意義。

目前，土水特征曲線的測定方法有軸平移法[4，5]、張力計法[6]和濾紙法[7，8]等。其中軸平移法是一種先進的吸力控制技術，但測試成本較高、試驗周期較長、操作要求較嚴；張力計法是一種傳統的吸力直接測定方法，但穩定性較差、精度較低；濾紙法一種吸力的間接測定方法，具有成本較低、操作簡單、周期較短等優點，被諸多學者采用。近年來，國內外常用的濾紙主要有Whatman’s No.42型、Schleicher & Schuell No.589-WH型和國產雙圈No.203型三種[9-11]。目前，用于描述土水特征曲線的數學模型有van Genuchten (VG)模型[12]和Fredlund-Xing (FX)模型，這兩種模型均為多參數模型，適用范圍廣，但針對性不強。

本文以塔爾露天煤礦邊坡粉土為研究對象，在制備不同干密度重塑粉土試樣的基礎上，基于濾紙法測定了粉土的土水特征曲線，并運用VG模型進行了擬合，在此基礎上，根據VG模型各參數的物理意義，探討各參數與干密度之間的函數關系，進而實現模型參數的簡化，將傳統適用范圍較廣的多……