来源：八戒影院人气：948更新：2024-11-24 05:41:54
1932民国二十一年）7月20日，出生于辽宁省开源县。
1956年，加入中国共产党。同年毕业于东北工学院（现东北大学）采矿专业,分配到中国科学院长沙矿冶研究所（今冶金部长沙矿冶研究院）从事科研工作。
1957年，刘宝琛作为中国科学院第一批公派进修生到波兰科学院岩石力学研究所学习。他勤奋钻研、刻苦求知、敢于提出独特见解，很快由进修生转为研究生，开始从弹性力学角度研究岩层地表移动理论。通过对波兰几十个矿山的实地考察和对大量数据资料进行计算分析，把随机介质理论应用到倾斜煤层的开采实践，从而将波兰教授解决开采水平煤层的理论研究提高到一个新水平。
1961年底，刘宝琛的两篇用英文写作研究地表移动规律的论文《随机介质理论在开采倾斜煤层地表移动中的应用》、《地表移动的时间规律》，在波兰科学院院报连续发表，引起很大反响。
1962年初，以优秀成绩在科拉克夫矿冶大学取得技术科学博士学位。
1965年，《煤矿地表移动的基本规律》出版，中国各地煤矿从此摒弃了苏联人的旧方法，转而广泛应用这种随机介质理论进行地下采煤，他因此成为与沉陷打交道最著名的科学家。
1965年10月，刘宝琛第一次参加在德国召开的国际岩石力学会议，用德文宣读了论文,把随机介质理论介绍给世界学术界,得到好评。60年代后期以来,他主持了国家重点开采的许多项目，均获成功，创造了巨大的经济效益，并把随机介质理论推广应用于铁矿、金矿、磷矿的开采,美国、澳大利亚等国也采用了他的理论。
1994年，当选为波兰科学院外籍院士。
1997年，当选为中国工程院能源与矿业工程学部院士。
2000年，荣获全国先进工作者称号。
1、标准条件
在工程科术方面作出重大的、创造性的成就和贡献，热爱祖国，学风正派，品行端正，具有中国国籍的高级工程师、研究员、教授或具有同等职称的专家（含居住在香港、澳门特别行政区和台湾省以及侨居他国的中国籍专家），可被提名并当选为中国工程院院士 。
增选院士每两年进行一次,必要时,可提前或延后进行。每次的增选院士名额,由中国工程院主席团讨论决定。
2、评选细则
2.1院士候选人的提名途径：
（1）中国工程院院院士可直接提名候选人。每次增选，每位院士提名候选人数不超过两名；获得不少于三位院士提名的候选人为有效。
（2）各有关工程科学技术研究、设计、建造、运行机构、学术团体、高等院校、企业等，可按规定程序并经过民主推荐和有关部门、省、自治区、直辖市遴选后，提名候选人。
对居住在香港、澳门特别行政区和台湾省以及侨居他国的中国籍学者、专家的提名，按（1）进行。不受理本人申请院士候选人。
2.2院士候选人的评审和选举
由各学部组织院士进行。选举时,实行差额、无记名投票。参加投票的院士人数达到或超过本学部应投票院士人数的三分之二，选举有效；获得赞同票超过投票院士人数二分之一的候选人，按本学部应选名额依次当选，满额为止。不选举已故专家、学者为院士。
选举结果经院主席团审议批准，书面向全体院士通报并正式公布。
2.3院士称号的撤销
（1）根据《中华人民共和国国籍法》第三条关于中华人民共和国不承认其公民具有双重国籍的规定，院士加入外国国籍后，即为自动放弃院士称号。
（2）当院士的个人行为涉及触犯国家法律，危害国家利益或涉及丧失科学道德，背离了院士标准时，可依据以下程序撤销其院士称号，即：有不少于五位院士书面提议，或者经学部常委会、主席团提议，要求撤销其院士称号，经其所在学部常务委员会调查核实，进行审议后，由本学部全体院士投票表决；参加投票表决人数达到或超过本学部应投票院士人数的三分之二，赞同撤销其院士称号的票数达到或超过投票人数的三分之二时，可作出撤销其院士称号的决定。此项决定，经院主席团审查批准生效，并通报全体院士。
院士本人提出辞去院士称号的辞呈，经院主席团会议审查认可后生效，并通报全体院士。
2.4院士的义务和权利
积极促进工程科学技术的研究、开发和应用，努力创新，不断作出成绩；提倡科学精神，维护科学道德，发扬优良学风，起表率作用；积极培养人才，推动工程科学技术队伍建设；参加工程院及学部的活动，承担工程院及学部组织的咨询、评议任务，促进工程科学技术与国民经济、社会发展相结合。对国家工程科学技术的发展和决策有建议权；对院士候选人和外籍院士候选人有提名权；在院士会议上有选举权和被选举权。享受国家规定的有关待遇。对年满80周岁的院士授予资深院士称号。资深院士不担任院及学部的领导职务，不参加对院士候选人的提名和选举，可以自由参加院士会议及咨询、评议和学术交流等活动。享受资深院士津贴。 1、标准条件
具有很高的工程科学技术水平和在国际上享有良好声誉，对中国工程科学技术事业发展做出贡献或在促进我国工程科学技术界国际交往方面有重要作用的外国籍专家、学者，可被提名并当选为中国工程院外籍院士（以下简称外籍院士）。
2、评选细则
2.1外籍院士的提名、评审与选举
外籍院士增选，与国内院士增选同期进行。外籍院士候选人，必须获得不少于五位院士的提名。每次增选，每位院士至多可提两名候选人。外籍院士正式候选人，由院主席团经过讨论并实行无记名投票确定。外籍院士由全体院士会议实行无记名投票选举产生。参加投票的院士人数达到或超过应投票院士人数的三分之二，选举有效；获得赞同票达到或超过投票院士人数三分之二者当选。
2.2外籍院士的义务和权利
外籍院士对中国工程科学技术发展和本院工作有建议权；可应邀出席本院及学部组织的有关会议和学术活动，可获得本院赠送的出版物。外籍院士不参加选举活动。外籍院士如取得了中国国籍，可转为本院院士，并享有同等义务、权利及有关待遇。 机械与运载工程学部
(117人)
陈福田、陈懋章、丁荣军、董春鹏、杜善义、段正澄、范本尧、樊会涛、冯培德、甘晓华、高金吉、顾国彪
关杰、关桥、郭东明、郭孔辉、胡正寰、黄崇祺、黄瑞松、黄先祥、蒋庄德、金东寒、乐嘉陵、李椿萱
李鹤林、李鸿志、李骏、李明、李培根、李钊、林忠钦、刘大响、刘连元、刘人怀、刘怡昕、刘永才
刘友梅、龙乐豪、卢秉恒、路甬祥、马伟明、孟执中、潘健生、钱清泉、饶芳权、苏哲子、谭建荣、唐长红
王浚、汪顺亭、王兴治、王玉明、王哲荣、吴有生、徐德民、徐芑南、杨凤田、杨华勇、杨绍卿、尹泽勇
尤政、于本水、曾广商、张福泽、张金麟、张军、张立同(女)、张彦仲、赵煦、钟掘(女)、钟群鹏、钟志华
周济、朱能鸿、朱英富
资深院士：
艾兴、陈士橹、陈一坚、陈予恕、崔国良、丁衡高、朵英贤、高伯龙、顾诵芬、管德、郭重庆、何友声
黄文虎、黄旭华、梁晋才、林尚扬、林宗虎、柳百成、陆元九、闵桂荣、潘镜芙、戚发轫、阮雪榆、
沈闻孙、沈志云、石屏、宋文骢、孙敬良、唐任远、涂铭旌、屠善澄、王永志、汪槱生、温俊峰、谢友柏
徐滨士、徐志磊、杨士莪、臧克茂、张贵田、周勤之、朱英浩
信息与电子工程学部
(114人)
贲德蔡、蔡鹤皋、蔡吉人、柴天佑、陈鲸、陈良惠、陈志杰、陈左宁(女)、戴浩、邓中翰、丁文华、段宝岩
范滇元、方滨兴、方家熊、费爱国、封锡盛、高洁、高文、龚惠兴、宫先仪、龚知本、桂卫华、郭桂蓉
何新贵、何友、胡启恒(女)、黄培康、姜景山、姜文汉、李伯虎、李德仁、李德毅、李国杰、李三立、
李天初、李同保、李幼平、梁骏吾、凌永顺、刘玠、刘尚合、刘永坦、刘韵洁、卢锡城、吕跃广、马远良
倪光南、牛憨笨、潘云鹤、沈昌祥、苏君红、孙家广、孙优贤、孙玉、孙忠良、王天然、王小谟、
韦钰（女）、魏正耀、魏子卿、吴澄、邬贺铨、邬江兴、吴曼青、吾守尔·斯拉木、许居衍、徐扬生、许祖彦
杨士中、杨小牛、叶尚福、叶声华、于全、张广军、张光义、张明高、张乃通、张尧学、张钟华、赵沁平
郑南宁、周寿桓、周仲义、朱高峰、庄松林
资深院士：
陈敬熊、陈俊亮、何德全、胡光镇、金国藩、金怡濂、李乐民、林祥棣、林永年、陆建勋、毛二可
潘君骅、宋健、童志鹏、汪成为、王任享、王越、王子才、吴佑寿、姚骏恩、叶铭汉、俞大光、张履谦
张锡祥、赵伊君、赵梓森、钟山、周立伟
化工、冶金与材料工程学部(102人)
才鸿年、曹湘洪、陈丙珍(女)、陈景、陈立泉、陈祥宝、陈蕴博、丁传贤、丁文江、付贤智、干勇、高从堦
顾真安、何季麟、胡永康、黄伯云、蹇锡高、姜德生、江东亮、金涌、李大东、李冠兴、李龙土、李言荣
李元元、李仲平、刘炯天、欧阳平凯、钱旭红、邱定蕃、邱冠周、桑凤亭、沈德忠、沈寅初、舒兴田
孙传尧、谭天伟、屠海令、王国栋、王海舟、王静康(女)、汪旭光、王一德、王泽山、王震西、魏可镁
翁宇庆、武胜、吴以成、徐德龙、徐惠彬、徐匡迪、徐南平、薛群基、殷瑞钰、袁晴棠(女)、袁渭康、张生勇
张文海、张兴栋、张耀明、赵连城、赵振业、周光耀、周克崧、周廉、周玉、邹竞(女)、左铁镛
资深院士：
陈清如、崔昆、戴永年、傅恒志、关兴亚、侯芙生、胡壮麒、柯伟、李东英、李恒德、李俊贤、李正邦
李正名、刘伯里、刘业翔、陆钟武、毛炳权、闵恩泽、师昌绪、唐明述、王淀佐、汪燮卿、吴慰祖、徐承恩
徐更光、严东生、杨启业、殷国茂、余永富、曾苏民、张国成、张寿荣、朱永濬
能源与矿业工程学部
(107人)
安继刚、陈清泉、蔡美峰、岑可法、陈念念、陈森玉、陈勇、陈毓川、杜祥琬、多吉、樊明武、范维澄
范维唐、古德生、顾金才、顾心怿、郭剑波、韩英铎、何多慧、何继善、胡思得、黄其励、蒋洪德、金庆焕
康玉柱、雷清泉、李立浧、李晓红、李阳、李焯芬、罗平亚、马永生、欧阳晓平、潘自强、彭苏萍、彭先觉
钱绍钧、邱爱慈(女)、沈国荣、苏万华、苏义脑、孙承纬、孙龙德、孙玉发、唐西生、汤中立、童晓光
万元熙、王德民、王思敬、闻雪友、夏佳文、谢和平、谢克昌、徐大懋、徐銤、薛禹胜、杨奇逊、叶奇蓁
衣宝廉、于俊崇、余贻鑫、袁亮、袁士义、岳光溪、曾恒一、张铁岗、张信威、张勇传、张玉卓、赵文智
赵宪庚、郑健超、郑绵平、周邦新、周守为
资深院士：
常印佛、傅依备、韩大匡、洪伯潜、胡见义、李庆忠、梁维燕、刘宝琛、刘广志、毛用泽、倪维斗、潘垣
裴荣富、彭士禄、钱皋韵、钱鸣高、乔登江、秦裕琨、邱中建、阮可强、沈忠厚、王仲奇、翁史烈、鲜学福
许绍燮、杨裕生、于润沧、翟光明、赵文津、周世宁、周永茂
土木、水利与建筑工程学部
(105人)
程泰宁、崔俊芝、崔恺、杜彦良、葛修润、龚晓南、郭仁忠、何华武、何镜堂、胡春宏、黄卫、江欢成
江亿、雷志栋、李建成、梁文灏、廖振鹏、林元培、刘加平、刘经南、刘先林、吕志涛、马国馨、马洪琪
缪昌文、聂建国、钮新强、欧进萍、钱七虎、秦顺全、任南琪、沈祖炎、孙伟(女)、王超、王浩、王家耀
王景全、王梦恕、王瑞珠、王小东、吴中如、项海帆、肖绪文、谢礼立、谢世楞、许其凤、杨秀敏、杨永斌
叶可明、张超然、张建云、张杰、张锦秋(女)、张祖勋、郑皆连、郑守仁、钟登华、周丰峻、周福霖、周绪红
邹德慈
资深院士：
曹楚生、陈厚群、陈吉余、陈肇元、戴复东、董石麟、范立础、方秦汉、冯叔瑜、傅熹年、关肇邺、韩其为
黄熙龄、李道增、李圭白、李玶、李猷嘉、梁应辰、刘建航、龙驭球、卢耀如、罗绍基、马克俭、茆智
孟兆祯、宁津生、钱正英(女)、容柏生、沙庆林、沈世钊、施仲衡、谭靖夷、王光远、魏敦山、文伏波
吴良镛、曾庆元、赵国藩、郑颖人、郑哲敏、钟训正、周镜、周君亮、朱伯芳
环境与轻纺工程学部
(47人)
蔡道基、陈克复、丁德文、丁一汇、段宁、方国洪、郝吉明、侯保荣、侯立安、蒋士成、金翔龙、李泽椿
刘文清、孟伟、潘德炉、庞国芳、钱易(女)、瞿金平、曲久辉、石碧、宋君强、孙宝国、孙晋良、王如松
魏复盛、谢剑平、许健民、徐祥德、俞建勇、袁业立、张全兴、张偲、张懿(女)、周国泰、周翔(女)
朱蓓(女)
资深院士：
陈联寿、季国标、金鉴明、刘鸿亮、伦世仪、任阵海、汤鸿霄、唐孝炎(女)、王文兴、姚穆、郁铭芳
农业学部
(74人)
陈焕春、陈剑平、陈温福、陈学庚、程顺和、戴景瑞、邓秀新、方智远、傅廷栋、盖钧镒、官春云、管华诗
康绍忠、雷霁霖、李德发、李坚、李佩成、李玉林、林浩然、刘兴土、刘秀梵、刘旭、罗锡文、马建章
麦康森、南志标、荣廷昭、石玉林、宋湛谦、孙九林、唐启升、吴孔明、夏咸柱、向仲怀、辛世文、旭日干
徐洵(女)、颜龙安、尹伟伦、印遇龙、喻树迅、于振文、张改平、张齐生、赵法箴、赵振东、朱英国、朱有勇
资深院士：
陈宗懋、范云六(女)、冯宗炜、郭予元、侯锋、蒋亦元、李文华、刘大钧、刘守仁、刘筠、卢良恕、任继周
山仑、沈国舫、石元春、束怀瑞、汪懋华、王明庥、吴明珠(女)、熊远著、余松烈、袁隆平、曾士迈、张福绥
张子仪
医药卫生学部
(115人)
巴德年、曹雪涛、陈君石、陈赛娟(女)、陈香美(女)、陈亚珠(女)、陈肇隆、陈志南、程京、程书钧、丛斌
戴尅戎、丁健、樊代明、范上达、付小兵、高润霖、顾玉东、韩德民、韩雅玲(女)、郝希山、侯惠民、胡盛寿
胡之璧(女)、郎景和、李春岩、李大鹏、李兰娟(女)、廖万清、林东昕、刘昌孝、刘德培、刘耀、邱贵兴
刘志红(女)、阮长耿、桑国卫、沈倍奋(女)、沈祖尧、石学敏、王辰、王广基、王红阳(女)、王威琪
王学浩、王永炎、王正国、吴天一、吴以岭、夏家辉、夏照帆(女)、项坤三、谢立信、徐建国、杨宝峰
杨胜利、姚新生、于金明、俞梦孙、袁国勇、曾溢滔、詹启敏、张伯礼、张心湜、张运、郑树森、钟南山
周宏灏、周良辅、庄辉
资深院士：
安静娴(女)、陈灏珠、陈洪铎、陈冀胜、程莘农、程天民、池志强、葛宝丰、顾健人、郭应禄、洪涛、侯云德
胡亚美(女)、黄志强、黎介寿、李载平、刘彤华(女)、刘玉清、陆道培、卢世璧、彭司勋、秦伯益、邱蔚六
沈家祥、沈渔邨(女)、盛志勇、孙燕、唐希灿、汤钊猷、王琳芳(女)、王振义、闻玉梅(女)、吴德昌、吴咸中
肖碧莲(女)、肖培根、于德泉、俞永新、张涤生、张金哲、赵铠、甄永苏、钟世镇、朱晓东
工程管理学部
(50人,其中27 人为跨学部院士)
巴德年、陈清泉、曹耀峰、杜祥琬、傅志寰、郭桂蓉、何继善、胡文瑞、黄维和、蒋士成、刘德培、刘玠
刘人怀、栾恩杰、钱七虎、饶芳权、沈荣骏、孙永福、王安、王基铭、王礼恒、王陇德、王玉普、徐匡迪
杨善林、叶可明、殷瑞钰、袁晴棠(女)、赵晓哲、郑静晨、郑南宁、周建平、朱高峰
资深院士：
程天民、郭重庆、金鉴明、李东英、李京文、刘源张、卢良恕、陆佑楣、罗绍基、汪应洛、王众托、徐滨士
许庆瑞、徐寿波、翟光明、张寿荣、朱晓东 （不含资深院士） 院士年龄总人数男性人数女性人数794137478535127729245764141075454237444422732828072222117128280701091697706816160678806665165550648806354162532619906014122593305810100571514156161515514131548805399052990511111050880498804833045110总计53951227平均年龄69.05
周中1 傅鹤林1 刘宝琛1 谭捍华2 龙万学2 罗强2
（1.中南土木建筑学院 湖南 长沙 410075
2.贵州省交通规划勘察设计研究院 贵州 贵阳 550001）
摘要 土石混合体属于典型的多孔介质，其渗透特性与砾石的百分含量关系密切。通过自制的常水头渗透仪，测定了不同含砾量时土石混合体渗透系数值，研究发现含砾量与土石混合体渗透系数之间存在指数关系；基于幂平均法，提出了土石混合体复合渗透系数的计算公式，并通过试验结果验证了该式的正确性，为土石混合体渗透系数的理论计算提供了一个简明有用的计算工具。
关键词 土石混合体 多孔介质 渗透性能 复合渗透系数 经验公式
土石混合体一般是由作为骨料的砾石或块石与作为充填料的粘土或砂组成，它是介于土体与岩体之间的一种特殊的地质体，是土和石块的介质耦合体［1］。因为土石混合体具有物质组成的复杂性、结构分布的不规则性以及试样的难以采集性等特殊的性质，从而给研究带来极大的困难，目前人们对于它的研究仍处于探索之中［2］。渗透与强度和变形特性都是土力学中所要研究的主要力学性质，其在土木工程的各个领域都有重要的作用［3］。土石混合体属于典型的非均质多孔介质［4］，其渗透系数是由高渗透性的砾石和低渗透性的土体复合而成的。土的渗透系数可以通过室内试验由达西定理计算得出，然而土石混合体的渗透系数却难以确定，主要原因是：取样困难；难以进行常规的渗透试验；大尺度的渗透试验不仅造价高、准确性差，而且试验结果离散度大，难以掌握其规律性。因此能够求出土石混合体复合渗透系数的计算公式具有重要的理论意义和工程应用价值。
土石混合体中土与砾石粒径的界限值为5mm，即将粒径小于5mm的颗粒称为土、大于5mm的颗粒称为石，砾石含量用P5表示［1］。利用自制的常水头渗透仪，研究砾石体积百分含量P5从0%逐步过渡到100%（间隔10%）时土石混合体的渗透系数，每种配比作平行试验3次，共33次渗透试验。
1 土石混合体渗透性能试验
1.1 试样的基本物理力学性质
试验所取土样为正在修建的上瑞高速公路贵州段晴隆隧道出口处典型性土石混合体，其天然状态土的物理指标及颗粒级配曲线见表1和图1。由图1可知现场取回土样的不均匀系数Cu为12.31，说明土样中包含的粒径级数较多，粗细粒径之间差别较大，颗粒级配曲线的曲率系数Cc为1.59，级配优良。
表1 天然状态土的基本物理指标
图1 天然状态土的颗粒级配曲线
1.2 大型渗透仪的研制
《土工试验规程》（SL237—1999）规定粗粒土的室内渗透系数需由常水头渗透仪测试，国内常用的常水头渗透仪是70型渗透仪。70型渗透仪的筒身内径为9.44cm，试验材料的最大粒径为2cm，规范［5］要求筒身内径应为最大粒径的8～10倍，因此70型渗透仪的筒身内径过小，有必要研制大尺寸的渗透仪。自制渗透仪的内径和试样高度至少应为最大颗粒粒径的8倍，即至少应为16cm，另外，考虑到边界效应，试样的上下两头分别增加2cm，因此，自制渗透仪的内径和试样高分别取为16cm和20cm。考虑到土石混合体的渗透性较强，选取进排水管的口径为2cm。自制的大型常水头渗透仪如图2和图3所示。
图2 自行研制的渗透仪
图3 常水头渗透仪示意图
数据单位为cm
1.3 试验步骤
首先，将由现场取回的土样烘干、过筛，并根据粒径的大小分为0～5 mm的土和5～20mm的砾石两部分。然后，按照试验要求的砾石体积百分含量P5，以10%的初始含水量配制试样，静置24 h。试验时，将配制好的试样分层装入圆桶中，每层装料厚度30mm左右，分层压实，记录每层的击实数。按上述步骤逐层装样，至试样顶部高出测压孔约3cm为止。测出装样高度，准确至0.1cm。在试样顶部铺一层2cm厚的细砾石作缓冲层。之后，由进水管注入蒸馏水，直至出水孔有水流出，静置24 h使试样充分饱和。用量筒从渗透水出口测定渗透量，同时用温度计测量水温，用秒表测记经一定时间的渗水量，共测读6次，取其平均值，6次结果相差不得超过7%，否则需重新测定。
1.4 试验数据
按照试验设计的各种砾石体积百分含量P5共需作11组试验，每组试验作平行试验三次，取3次测量的平均值，并乘以温度校正系数
表2 渗透系数测定结果
2 试验结果分析
2.1 渗透系数与砾石含量的关系
不同含砾量的颗粒级配曲线如图4所示，由图4可以求出各曲线的粒径特征系数及不均匀系数Cu和曲率系数Cc。
图4 试样的颗粒级配曲线
图5为土石混合体砾石含量P5与20℃时渗透系数的关系曲线。从图5可以看出，随着含砾量的增加，渗透系数急剧增加，可见，在设计中可以通过调节砾石的含量来控制土石混合体的宏观渗透性能。
图5 粗粒含量与渗透系数的关系
从图5还可以发现，土石混合体中砾石的含量P5与渗透系数k之间存在指数关系，与文献［6］的研究成果相似，即
土石混合体
式中：k0为P5＝0时土的初始渗透系数；n为与土石混合体本身性质相关的常数。对于文中试验值，k0与n分别为0.0006cm/s和8.82。在工程中可以通过少量试验来确定k0，n值，以此来预测不同级配土石混合体的渗透性。
2.2 土石混合体的复合渗透系数
近几十年来，许多学者在揭示影响和决定土的渗透系数内在因素及其相互关系方面进行了大量工作，并取得了有益的成果［7～12］，被认为依然有效且目前常用的确定渗透系数的半经验、半理论公式有：
（1）水利水电科学研究院公式［7］：
土石混合体
式中：k10，k20分别为温度为10℃和20℃时的渗透系数（cm/s）；η10/η20为温度为10℃和20℃的粘滞系数比；n为孔隙率；d20为等效粒径（mm）。
（2）泰勒（Taylor）［9］用毛管流的哈根-伯努力（Hange-Poiseuille）方程导出渗透系数的表达式：
土石混合体
式中：ds为当量圆球直径，可以用等效粒径d20代替；γw为液体容重；μ为液体粘滞度；e为孔隙比；C为形状系数，通常取C＝0.2。
式（2）和式（3）均是针对土体的渗透特性提出的半经验、半理论公式，然而对于非均质性更强、粒径差别更大的土石混合体来说，其适用性不是很强。土石混合体中砾石形成骨架，细颗粒充填孔隙，其渗透系数是由低渗透介质土体的渗透系数kS和高渗透性介质砾石的渗透系数kG复合而成。土石混合体复合渗透系数不是按体积百分含量的简单复合，而是高低渗透性介质的耦合。在参考相关文献［10～12］的基础上，基于幂平均法，本文提出的土石混合体复合渗透系数k复合的表达式为
土石混合体
式中：P5为砾石的体积百分含量，%；kG为砾石的渗透系数，cm/s；kS为土的渗透系数，cm/s；f为系数。
砾石的体积百分含量P5可以由筛分法求出；土的渗透系数kS和砾石的渗透系数kG可以由室内试验直接求出或参考相关资料确定；系数f可以通过少量试验回归分析确定，因此可以说（4）式是一个简明实用的土石混合体复合渗透系数计算公式。
图6 不同计算方法结果比较
为进一步验证（4）式，我们将试验测得的k值与用（2），（3），（4）式计算得到的k值进行对比分析。结果见图6，具体数值见表3。由图6和表3可知据水利水电科学研究院公式和泰勒公式计算结果均高于实测值，尤其是当P5≤30%时，（2）式计算结果和（3）式计算结果比实测值大2～3个数量级，与实测值相差较大。而用本文方法得到的土石混合体的渗透系数最接近实测值，平均相对误差仅为0.6%，能够作为土石混合体渗透系数定量预测的有效工具。在工程设计中，可以根据工程对土石混合体渗透性的要求，依据本文提供的经验公式，调整土石混合体中砾石的含量，达到控制土石混合体渗透能力的目的。
表3 土石混合体渗透系数及相关参数
3 结论
（1）利用自制的常水头渗透仪，测定了不同含砾量时土石混合体的渗透系数值，并指出含砾量与土石混合体渗透系数之间存在指数关系。在工程设计中可以通过合理调整土石混合体中砾石的含量，达到控制其渗透性能的目的。
（2）指出土石混合体的渗透系数是一种由高渗透性的砾石和低渗透性的土体复合而成的，给出了土石混合体复合渗透系数的计算公式，并通过试验结果验证了计算公式的正确性，为土石混合体渗透系数的定量预测提供了一个简明有用的计算工具。
参考文献
［1］油新华.土石混合体随机结构模型及其应用研究.北方交通大学博士论文.2001：1～18
［2］油新华，汤劲松.土石混合体野外水平推剪试验研究.岩石力学与工程学报.2002，21（10）：1537～1540，60～129
［3］黄文熙.土的工程性质.北京：水利电力出版社.1984：60～129
［4］薛定谔 A E.多孔介质中的渗流物理.北京：石油工业出版社.1984：141～173
［5］中华人民共和国水利部.土工试验规程（SL237—1999）.北京：中国水利水电出版社，1999：114～120
［6］邱贤德，阎宗岭，刘立等.堆石体粒径特征对其渗透性的影响.岩土力学，2004，25（6）：950～954
［7］刘杰.土的渗透稳定与渗流控制.北京：水利电力出版社，1992：1～20
［8］ Wen X H，Gomez-Hernandez J J.Upscaling hydraulic conductivities in heterogeneous media：An overview.Journal of Hydrology，1996，183：ix～xxxii
［9］ Taylor D W.Fundamentals of soil mechanics.John Wiley ＆ SONS，Inc.，1948
［10］ Brown W F.Solid mixture permitivities.Journal of Chemical Physic，1955，23（8）：1514～1517
［11］ Dagan G.Analysis of flow through heterogeneous random aquifers by the method of embedding matrix—1：Steady flow.Water Resources Research，1981，17（1）：107～122
［12］ Noetinger B.The effective permeability of a heterogeneous porous medium.Transport in Porous Media，1994，15：99～127