马兰黄土孔隙分形特征与渗透性关系

鲁 拓，唐亚明，李喜安，任永彪，任宏玉

(1.长安大学地质工程与测绘学院, 西安 710064; 2.中国地质调查局西安地质调查中心, 西安 710054)

黄土是干旱与半干旱地区第四纪历史时期的风积沉积物，由于其特定的沉积环境和沉积时期，往往使其具有特殊的柱状节理和大孔隙架空结构,而这种疏松多孔的特质为水在土体中的运移提供了便利。随着黄土地区的工程建设日益扩大，其渗透性对工程稳定性影响愈发突出，如土坝坝基的渗透问题、土坡坡面的渗流问题、地下水运移问题等等。而孔隙空间则是作为渗透作用发生的主要场所，是影响渗透性的客观基础，其结构组成也往往与渗透性密切相关。

目前研究多孔介质孔隙结构组成的方法较多，间接方法如压汞法、低温氮吸附法、小角度X射线散射法等。直接方法如扫描电镜、CT扫描、核磁共振等。其中压汞法最为常用且已广泛应用于多孔介质的孔隙分析中。由于复杂的多孔介质孔隙结构很难依据传统几何方法准确量化其几何特征，而分形理论为解决多孔介质微观孔隙复杂程度提供了一种新的方法思路[1-2]。Pfeifer等[1]则在用分子吸附技术研究岩石孔隙结构后提出多孔介质具有分形结构的概念。随后，Rieu等[2]基于“Sierpinski”地毯模型建立了孔隙分形模型。由此，众多学者纷纷基于这种可间接测得孔隙分布含量的实验数据，运用各种分形模型计算了多种多孔介质的分形维数。Zhang等[3]基于压汞试验和热力学理论建立了孔隙表面分形维数计算模型。……