[發(fā)明專利]一種高效黃土體非飽和滲透參數(shù)獲取方法

有效

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• 申請日: 2018-06-14
• 公開（公告）號: CN108444895B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設計）人: 吳健華;錢會;高燕燕;李培月
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 西安銘澤知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 俞曉明

本發(fā)明公開了一種高效黃土體非飽和滲透參數(shù)獲取方法。該方法包括：確定不同干密度下黃土體非飽和滲透參數(shù)的變化規(guī)律；根據(jù)黃土體的顆粒體積分維和孔隙分維之間的關系，確定黃土體非飽和滲透參數(shù)?黃土體的孔隙分維；根據(jù)進氣值關于干密度的公式，確定黃土體非飽和滲透參數(shù)?進氣值。本發(fā)明采用分形理論揭示了不同干密度下黃土體非飽和滲透參數(shù)的變化規(guī)律，揭示了黃土體孔隙分維可以用顆粒體積分維代替，顆粒體積分維也可以用來驗證土壤水分特征曲線的精確度，即給出了一種簡便的黃土介質(zhì)孔隙分維的獲得方法，提供一種簡單的非飽和黃土滲透參數(shù)的獲取方法，能夠方便地獲得不同干密度黃土的非飽和滲透參數(shù)。

技術領域

本發(fā)明涉及黃土學及地下水運移技術領域，更具體的涉及一種高效黃土體非飽和滲透參數(shù)獲取方法。

背景技術

黃土在我國分布廣泛，由于黃土本具有易侵蝕的特性，丘陵溝壑成為其主要的地貌類型，即便在黃土塬區(qū)也存在大量大規(guī)模的沖溝，并且沖溝的規(guī)模也在不斷擴大。近年來，隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，土地資源日趨緊張。為了滿足需要，黃土地區(qū)開始出現(xiàn)大規(guī)模的填溝平地的工程，產(chǎn)生了大量的黃土填筑體。由于黃土具有濕陷性，填筑體中水分的運移規(guī)律對工后沉降的預測至關重要。而非飽和帶黃土的滲透系數(shù)是影響填筑體中水分運移規(guī)律分析的關鍵因素之一。

非飽和帶滲透系數(shù)模型的研究成果很多，但是求解模型中的參數(shù)仍然比較困難。20世紀中后期曼德勃羅特(Benont B.Mondelbrot)提出了分形理論。他將部分以某種形式與整體相似的形狀稱為分形，用新的觀念、新的手段來處理和揭示隱藏在復雜現(xiàn)象背后的規(guī)律、局部和整體之間的本質(zhì)聯(lián)系。Watabe、Pachepsky、Rigby、Arya、Tyle等學者的研究表明土壤等多孔介質(zhì)的微觀幾何結構(如土壤的顆粒分布、孔隙分布等)在一定的尺度范圍內(nèi)均具有統(tǒng)計意義上的分形特征，因此用分形幾何研究介質(zhì)非飽和帶的水力特征成為一種新的方法，回避了直接測量非飽和滲透系數(shù)所面臨的巨大的困難。利用分形理論求解非飽和帶滲透參數(shù)設計兩個參數(shù)孔隙分維和最大孔徑對應的進氣值。孫大松等對多個土樣用水銀壓入法和土壤水分特征曲線回歸得到了孔隙分維和最大孔徑對應的進氣值，將兩者進行對比，發(fā)現(xiàn)兩種方法得到的參數(shù)基本一致，所以在沒有孔隙分布的情況下，孔隙分布的分維和進氣值可以通過土壤水分特征曲線來確定。但是填筑黃土體的壓實度不均一，逐個測試非飽和黃土體的非飽和滲透參數(shù)工作量很大。研究土壤分形的目的是根據(jù)黃土的分形來表征土壤水力特征參數(shù)，但實際工作中由于黃土顆粒小、具有是濕陷性，測定黃土的孔隙分布有一定的難度，并且存在一定的不確定性。

綜上所述，現(xiàn)有技術中，存在黃土體非飽和滲透參數(shù)獲取困難，且精確度低的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供一種高效黃土體非飽和滲透參數(shù)獲取方法，用以解決現(xiàn)有技術中存在黃土體非飽和滲透參數(shù)獲取困難，且精確度低的問題。

本發(fā)明實施例提供一種高效黃土體非飽和滲透參數(shù)獲取方法，包括：

確定不同干密度下黃土體非飽和滲透參數(shù)的變化規(guī)律；其中，所述變化規(guī)律，包括：不同干密度下黃土體的孔隙分維近似，以及不同干密度下黃土體的進氣值隨干密度呈線性增加關系；

將黃土體的顆粒體積分維和黃土體的孔隙分維進行對比分析，確定黃土體的顆粒體積分維和孔隙分維之間的關系；其中，所述黃土體的顆粒體積分維和孔隙分維之間的關系，包括：黃土體的孔隙分維可以用黃土體的顆粒體積分維代替；

根據(jù)黃土體的顆粒體積分維和孔隙分維之間的關系，采用黃土體的顆粒體積分維代替黃土體的孔隙分維，確定黃土體非飽和滲透參數(shù)-黃土體的孔隙分維；

對不同干密度下黃土體的進氣值與干密度的線性增加關系進行擬合，得到進氣值關于干密度的公式；

根據(jù)進氣值關于干密度的公式，確定黃土體非飽和滲透參數(shù)-進氣值。

進一步地，所述確定不同干密度下黃土體非飽和滲透參數(shù)的變化規(guī)律，包括：