8.2.2.1　相同渗压、不同围压下渗透率变化

该试验是在水压保持不变、但围压变化的条件下进行的。具体的试验渗压为2MPa，而围压则在3～6MPa之间。在不同围压试验条件下，混凝土试件的渗透率值，见表8.2.2。而在相同围压的试验条件下，混凝土试件的渗透率随时间的变化过程分别如图8.2.4～图8.2.7所示。

表8.2.2　一定渗压、不同围压下试样渗透率k的变化　单位：×10－3，μm2

注　Δt＝ti＋1－ti＝24h。

图8.2.4　围压3MPa相同渗压作用下试样的k 值变化

图8.2.5　围压4MPa相同渗压作用下试样的k 值变化

图8.2.6　围压5MPa相同渗压作用下试样的k 值变化

图8.2.7　围压6MPa相同渗压作用下试样的k 值变化

由图8.2.4～图8.2.7可以得出以下结论。

1）在围压与渗压共同作用下，渗透率k 都是先达到一个峰值，再降低，后逐渐趋于平稳。这是由于渗透水初始流经混凝土试件毛细孔时，在这两种压力的共同作用下，试件内部分毛细孔产生某种具有微观意义上的扩张作用，以致渗透率增强；随时间增长，一些水化物、细小的悬浮颗粒等阻塞了渗透通道，使渗透率有所降低；而随时间的进一步延长，渗透率的变化则趋于平稳。

2）渗透率k与围压大小有密切关系，表现为渗透率k随围压的增大而减小。

3）围压越小，渗透率k 达到峰值的时间越短。

4）在试验围压达到较大值（如6MPa）、且保持不变的条件下，随时间推移，渗透率k 并没有发生突变，说明混凝土试件内部无明显破坏，能承受较大的围压作用。

5）给混凝土试件加了围压，相当于有个紧箍作用；围压大，对介质的渗透性有抑制作用。

另外，图8.2.4～图8.2.7也反映，虽然在相同渗压、不同围压作用下混凝土试样的渗透率变化具有由小至大、再适度的减小并趋于平稳的趋势，但在试验时段内个别时刻出现了波动现象，而与总的趋势性有不相吻合之处。此在一定程度上，反映了混凝土试件内部孔隙微结构的变化。

8.2.2.2　相同渗压、一个围压升降循环过程中渗透性变化

该试验是在渗压保持不变、但围压处于升降过程中进行的。具体的试验渗压为2MPa，而围压的升降循环过程则在3.5→7→3.5 （MPa）之间完成的。考虑到有裂缝与无裂缝的混凝土在其渗透性方面存在差异，对这两种介质分别进行了试验研究。图8.2.8和图8.2.9 分别为上述两种介质的水力参数在围压升降循环过程中的变化曲线。

由图8.2.8～图8.2.9 可以得出：

1）无论是有裂缝或无裂缝的混凝土试件，围压升降过程完成一个循环，渗透率k 具有相似的变化趋势。即随着围压的增大，渗透率减少；当围压松弛时，渗透率变大。

2）有裂缝混凝土试件的渗透率k 值比无裂缝混凝土试件的大得多，达4个数量级，表明有裂缝混凝土试件的大部分渗透水是从裂缝中渗出的，即混凝土裂缝具有导水作用。

3）在一定的渗压条件下，围压的变化对混凝土试件k 值的影响具有非线性，即当围压较大时，对渗透率k 影响不明显，当围压较小时，对渗透率k 影响很大。

图8.2.8　无裂缝混凝土在2MPa渗压下的一个围压循环的k 值变化曲线

图8.2.9　有裂缝混凝土在2MPa渗压下的一个围压循环的k 值变化曲线

4）围压松弛后，渗透率k 不可恢复。(www.daowen.com)

根据图8.2.8～图8.2.9 中渗透率变化曲线的形态，可看出在k 值与围压之间呈负指数关系下降。经对试验数据的非线性拟合，得到混凝土试件的渗透率与围压之间具有如下关系：

式中：k 为混凝土试件的渗透率，μm2；a0，a1，b 均为拟合常数，其中a0，a1的单位为μm2，b 的单位为MPa；σ为围压，MPa。

对无裂缝混凝土试件，式（8.2.4）中的拟合常数等见表8.2.3；对有裂缝混凝土试件，相关参数见表8.2.4。

表8.2.3　无裂缝混凝土的k值拟合常数

表8.2.4　有裂缝混凝土的k值拟合常数

8.2.2.3　相同渗压、两个围压升降循环过程中的k 值变化

该试验是无裂缝混凝土试件在渗压仍然保持不变、但围压处于升降循环过程中进行的。具体的试验渗压为2MPa，而围压的升降循环过程则在3→7→3→7→3（MPa）之间完成的。图8.2.10 为上述试验条件下的水力参数在两个围压升降循环过程中的变化曲线，可以得出：

1）在每个围压升—降循环过程中，试件渗透率k 值呈现由大→小→大的趋势，此与8.2.2.2节论及的相关试验结果之间具有相似性。

2）在不同的围压升降循环之间，处于同一个围压值时段的k 值之间是不等的，表明在反复的围压升降循环过程中，混凝土渗透率的变化具有一定的不可逆性。

图8.2.10　2MPa水压下两个围压循环的k 值变化特征曲线

这里，应用混凝土渗透率的损失率来定义上述第二个特性。参照文献（贺玉龙等，2004），分别用最大渗透率损失率和渗透率损失率来评价混凝土渗透率的减小幅度及恢复程度。最大渗透率损失率越大，混凝土渗透率的减小幅度越大；渗透率损失率越大，混凝土渗透率的恢复程度越差。最大渗透率损失率按下式计算：

式中：Dmax为最大渗透率损失率；k0为在某个循环围压上升过程第一个围压点所测混凝土试件的渗透率；kmin为与最大围压值相对应的混凝土试件的渗透率。混凝土渗透率损失率则按下式计算：

式中：Dk为渗透率损失率；k1为某个循环围压下降过程与最后一个围压值相对应的混凝土试件的渗透率。

按式（8.2.5）和式（8.2.6）可分别计算混凝土试件两次围压升降循环的最大渗透率损失率、渗透率损失率，见表8.2.5。

表8.2.5　两个围压循环下的Dmax和Dk单位：%

由表8.2.5 可看出，混凝土试件第一次围压升降循环渗透率的减小幅度大于第二次，说明混凝土试件在初期对围压变化的敏感程度大于后期；而混凝土试件于第二次围压升降循环过程中渗透率的恢复程度则远大于第一次。

图8.2.10中的曲线形态表明，在k 值与围压之间亦呈负指数关系下降。经对试验数据的非线性拟合，式（8.2.4）中的拟合常数等见表8.2.6。

表8.2.6　两次围压循环下的k值拟合常数

上述试验揭示了在一定渗压条件下混凝土的渗透率与围压之间的关系，结果表明：

1）混凝土试件在不同围压作用下的渗透率特征曲线形态大致相同。

2）在围压升、降过程中，混凝土试件渗透率随围压的增加而呈负指数规律减小，表现出明显的非线性特征，即低围压阶段混凝土试件的渗透率随围压改变的变化速度大于高围压阶段，它们之间的关系可统一用式（8.2.4）描述。

3）混凝土试件的渗透率对不同围压产生的效应具有不同的敏感程度，在低围压段，混凝土试件渗透率下降幅度大、恢复率低；而在中、高围压段，混凝土试件渗透率下降变缓、恢复率变高。