[發明專利]一種基于隨機起動的管涌滲透系數確定方法

有效

• 申請號: 201210404137.4
• 申請日: 2012-10-22
• 公開（公告）號: CN102930148A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 董海洲;柴文可
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 繆友菊

技術領域

本發明屬于地下水滲流計算技術領域，具體涉及一種基于隨機起動的管涌滲透系數確定方法。

背景技術

在以往的管涌研究中，往往把注意力集中在平均值特性（即確定性規律上）的研究上，而未充分重視管涌發生的隨機性，相當部分理論工作者仍按必然現象采用單純的力學方法來進行研究，而未分析其隨機性，這樣常常無法解釋一些實際現象。對管涌的隨機性認識，可以從以下兩個方面來認識：1）可動顆粒起動的隨機性；2）土體性質在空間分布上的隨機性。

管涌的本質是可動顆粒在水流的拖拽下在孔隙中移動、不斷流失的過程，顆粒在土體中的起動具有偶然性。在一般情況下，顆粒的大小和它的位置與其它顆粒的接觸情況以及水流速度均是難以及時確定的隨機變量。因此起動現象具有很大的偶然性。即使按以往的判斷管涌的水力臨界條件知道此時處于起動狀態，但由于不可能知道當時的的瞬時速度，起動顆粒直徑以及其位置和接觸關系，是難以去確定起動顆粒的數量規律，也就是說，如果只知道平均滲透流速，顆粒的平均粒徑以及平均位置關系，其數量規律是難以確定的。

發明內容

發明目的：針對上述管涌發生發展過程中滲透系數計算存在的問題，本發明的目的在于考慮顆粒起動隨機性的基礎上，提出一種管涌發生發展過程中滲透系數的確定方法。

技術方案：本發明主要從細觀層面對可動顆粒起動的隨機性進行計算，根據平均滲透流速，顆粒的平均粒徑以及平均位置關系三者的分布密度或概率函數，依據數學期望等參數，結合力學的分析，提出了管涌發生發展過程中滲透系數的確定方法。

本發明所述的基于隨機起動的管涌滲透系數確定方法，其特征在于包括如下步驟：

（1）將無粘性管涌型土的顆粒分為兩類，骨架顆粒和可動顆粒，其界限粒徑用式（1）計算：

xa=2c12c1+1+2c2·AaBa2---(1)]]>

式中：x_a為界限粒徑，大于該粒徑為骨架顆粒，小于則為可動顆粒；系數c₁為顆粒的形狀系數；系數c₂為與土的密實度有關的系數（對于天然圓形砂及礫石，c₁=0.73，對巖石碎屑，c₁=1.0；系數c₂表征土的密實度，最密時，c₂=0，稍密時c₂=0.05，最疏松時，c₂=0.18）；A_a和B_a分別用式（2）和式（3）確定：