水分场是影响岩土体工程性质的一个重要因素,其分布特征和变化规律是岩土与地质工程领域中长期研究的重要课题。由于土中水分场随环境的变化而变化,对土中水分场的原位监测十分重要。论文基于拉曼散射光的时域反射技术(ROTDR),采用了一种基于内加热型碳纤维光缆的土中水分场AHFO法原位监测系统,通过理论分析、室内试验和现场测试,比较系统地论证了这一系统监测土中水分场的可行性和准确性,并取得了如下成果:1.完善了基于内加热型碳纤维光缆的土中水分场分布式原位监测系统(简称AHFO),详细介绍了 AHFO的测量原理、模块组成和操作说明。2.设计了室内模型试验,采用AHFO法对三种不同方向的渗流方式以及二种土质的水分迁移进行了试验研究。实测了砂土和黏土的非饱和渗流,含水率空间分辨率达2cm,观察到了水分绕过土壤基质,只通过少部分土体快速向下运移的“优先流”现象。3.设计了室外土中水分场的AHFO法原位测试试验方案,分析了多组模拟降雨情况下土中水分场的变化规律,观察到了土壤从非饱和到饱和的含水率变化全过程,证实了 AHFO法原位测试的良好效果。4.采用AHFO法,研究了土中水分在定水头作用下垂直向上入渗的水分运移规律。利用Van Genuchten的非饱和土渗透系数与土壤特征曲线之间的经验关系,提高了渗透系数测定的准确性和便捷性;提出了一种Green-Ampt修正模型使其预测精度提高了近十倍。