岩土体中的指流现象是优势流的一种,指流现象是在岩土体内部中的一种常见的水分运移过程,本文采用熔融石英砂建立多孔介质的物理模型,模拟指流在土层中的运移过程,实现了在多孔介质内部观察指流形成和发展全过程的可视化。通过改变影响因素对指流的形成与发育过程进行研究与讨论,采用PCAS数字图像分析技术对不同条件下的多孔介质模型进行定性描述。指流宽度是描述指流几何形态的重要指标,结合国内外研究人员通过大量实验所得出的有关指流宽度的计算表达式,将计算结果与实验实测的结果进行对比,并将计算表达式进行比较与分析,本文的研究工作和主要结果如下:(1)阅读了国内外的参考文献,以不同颗粒粒径的石英砂作为多孔介质的模拟材料,研究制作了石英砂多孔介质模型实验装置,该装置可模拟指流在多孔介质内部运移的渗流情况并实时地将整个过程展示出来,该模型可广泛应用于室内试验。(2)论文在了解国内外指流模型实验的基础上,通过相机记录示踪剂在多孔介质中的运移过程,揭示了指流在介质模型中的渗透规律和分布特征。通过PCAS数字图像分析技术对多孔介质进行图像分析和定性描述,为后续的研究提供了技术可行的实验方案。(3)进行系统的室内实验,改变不同的实验条件,如:多孔介质的颗粒粒径、含水率、初始含水量进行多组实验比较,获得指流的几何特征(指流宽度)的统计参数和几何参数。通过经验公式计算不同条件下,多孔介质的指流宽度,并将计算结果与实验结果进行对比与分析。(4)通过对实验数据的分析,结合Origin软件中各个公式的实验数据对比,可得到与实验实测结果较为接近、准确的计算公式。该计算结果和结论可为类似的渗流现象提供参考依据。