孔隙水在土中的流动满足达西定律,其中渗透速度与水势梯度的比值被称为渗透系数。渗透系数是研究土体渗流、沉降变形、结构稳定和污染物运移等问题的重要参数,它主要受土的矿物成分,土中孔隙的大小及其分布,土的温度、含水量以及盐离子浓度等因素影响。本文主要对非饱和渗透系数进行以下5个方面的研究:1.改进渗透仪,防止土体孔隙水在压力室内发生蒸发;增加对照皿,实时监测盛水皿中的水分蒸发并进行水分补偿,从而更加准确地测量土体孔隙水的排出体积,同时分析了水分蒸发对非饱和渗透系数测量的影响。2.基于土水特性曲线和瞬态含水量曲线,提出了一种直接测量非饱和渗透系数的方法。在溢出法试验中,把气压增量分为两个部分:一部分克服渗透阻力,驱赶土体孔隙水的排出;另一部分平衡静水表面的张力,从而转化为土体的基质吸力,再结合达西定律求出瞬态渗透系数。对硅微粉和广西桂平土分别进行多步溢出法和两步溢出法试验,并对比Gardner分析方法和van Genuchten-Mualem模型,证明了直接测量方法的可行性。3.基于非饱和土的孔隙水平衡微分方程,推导出了非饱和渗透系数的预测公式。该公式只有一个参数,这个参数可以通过饱和渗透系数与孔隙率之间的关系曲线求出。对比分析了Touchet粉沙壤土、Columbia沙壤土、松砂和硅微粉这4种不同类型土的试验结果和预测值,证明了非饱和渗透系数预测公式的可靠性。4.非饱和土在干湿循环下水力特性的研究是岩土工程领域非常重要的一部分。然而,大多数对土水特征曲线或渗透系数的研究仅限于单次干湿循环试验或少数类型土的多次干湿循环试验。本文基于多步溢出法对硅微粉和广西桂平粘土分别进行了5次干湿循环试验,分析了干湿循环对这两种土水力特性的影响。5.基于非饱和渗透系数的预测公式,采用Comsol软件模拟不同类型土的非饱和渗透系数对溶质运移的影响,并与van Genuchten-Mualem模型相比,证明了非饱和渗透系数预测公式的实用性。