[發明專利]基于分形理論的變形土體飽和、非飽和滲透系數預測方法有效
| 申請號： | 201710419782.6 | 申請日： | 2017-06-06 |
| 公開（公告）號： | CN107449706B | 公開（公告）日： | 2019-11-08 |
| 發明（設計）人： | 陶高梁;吳小康;孔令偉;肖衡林;馬強;李麗華;葉建軍;陳銀;朱學良;李進 | 申請（專利權）人： | 湖北工業大學 |
| 主分類號： | G01N15/08 | 分類號： | G01N15/08 |
| 代理公司： | 武漢開元知識產權代理有限公司 42104 | 代理人： | 王和平 |
| 地址： | 430068 湖*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
| 權利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 基于 理論 變形 飽和 滲透 系數 預測 方法 | ||
本發明公布了基于分形理論的變形土體飽和、非飽和滲透系數預測方法，以變形前土樣的土?水特征曲線為參考狀態，利用土水特征曲線分形模型，擬合得到變形前的分維數D0和進氣值Ψa0，變形前后分維數不變，結合變形后的進氣值預測模型得到變形后的進氣值Ψa，通過飽和/非飽和相對滲透系數模型，結合變形后的分維數D0和進氣值Ψa，對變形土體飽和滲透系數、非飽和相對滲透系數預測，將飽和滲透系數、非飽和相對滲透系數相乘得到非飽和滲透系數。本發明克服了對滲透系數的預測以經驗法為主，缺少理論支撐，計算繁瑣的缺點，對飽和/非飽和土的滲流理論、流固耦合研究及工程應用具有極其重要的價值的優點。
技術領域
本發明涉及到巖土工程中飽和/非飽和土滲流分析及水力耦合研究的技術領域，更加具體來說是基于分形理論的變形土體飽和、非飽和滲透系數預測方法。
背景技術
研究表明：定量描述土體變形對飽和/非飽和滲透性系數的影響規律，是建立考慮水力、力學特性相互影響的土體本構模型，進行非飽和土流固耦合分析等研究的基礎，因此建立變形條件下土體的飽和/非飽和滲透系數預測方法具有極其重要的意義。
對于變形條件下的飽和滲透系數，目前一般通過建立與孔隙比的經驗關系進行預測，這種方法對相關機理研究不夠深入，預測精度有待提高。
對于變形條件下的非飽和滲透系數，目前同樣以經驗法或半經驗半理論預測為主，計算相當繁瑣，缺乏理論支撐。非飽和滲透系數與飽和滲透系數的比值為非飽和相對滲透系數。
現有專利中(申請號：201410199064.9)是通過對初始孔隙比的土-水特征曲線，對SWCC方程中的參數進行標定，達到對任意孔隙狀態對土-水特征曲線的預測，再次擬合出相應SWCC方程的兩個參數，將其代入發明的關系式，完成對相應非飽和土的相對滲透系數的計算。
發明內容
本發明的目的在于克服上述背景技術的不足之處，而提出基于分形理論的變形土體飽和、非飽和滲透系數預測方法。
本發明的目的是通過如下技術方案來實施的：基于分形理論的變形土體飽和、非飽和滲透系數預測方法，它包括如下步驟；
①、結合土-水特征曲線分形模型和滲透系數模型，利用分形理論，推導出的飽和與非飽和相對滲透系數分形模型為：
其中：公式I表示飽和滲透系數模型，公式II表示非飽和相對滲透系數模型，式中kc為綜合滲透比例常數，對于同一土樣，該值為常數，φ＝e/(1+e)，e為土體的孔隙比，D為分維數，Ψa為變形后的進氣值，Ψ為基質吸力；
②、通過壓力板試驗測得變形前初始孔隙狀態的土-水特征曲線；
③、根據土-水特征曲線分形模型，擬合得到變形前的分維數D以及進氣值Ψa0，其土-水特征曲線分形模型表達式為：
其中：θ為體積含水量，e為孔隙比，Ψa為進氣值，Ψ為基質吸力；
④、據步驟③中變形前的分維數D、進氣值Ψa0，預測變形后的進氣值Ψa，其公式為：
其中：Ψa0是相應于變形前初始孔隙比e0的進氣值，e1為變形后的孔隙比，D為分維數，變形過程中為定值。
⑤、預測任意變形條件下的飽和/非飽和滲透系數；
該專利技術資料僅供研究查看技術是否侵權等信息，商用須獲得專利權人授權。該專利全部權利屬于湖北工業大學，未經湖北工業大學許可，擅自商用是侵權行為。如果您想購買此專利、獲得商業授權和技術合作，請聯系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/201710419782.6/2.html，轉載請聲明來源鉆瓜專利網。
