[發明專利]一種統一的非飽和土相對滲透系數簡化預測方法

有效

• 申請號: 201810730592.0
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN109115664B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 陶高梁;陳陽陽;莊心善;肖衡林;胡其志;萬娟;何俊;朱志政;羅晨晨;彭彎
• 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;張繼巍

本發明公開了一種統一的非飽和土相對滲透系數簡化預測方法，結合已有四種相對滲透系數經典模型和已有土?水特征曲線分形模型，提出一種統一的非飽和土相對滲透系數簡化預測模型及參數模型取值方法?基于壓力板試驗測得土?水特征曲線實測數據，得到測量基質吸力ψ₀和測量飽和度S_r0?根據測量基質吸力ψ₀和測量飽和度S_r0并結合土?水特征曲線分形模型，擬合得到測量分維數D₀及測量進氣值ψ_a0?根據測量分維數D₀選取相應的f(S_r)，并將測量進氣值ψ_a0和f(S_r)帶入預測模型進行非飽和土相對滲透系數的預測。克服了已有經典非飽和土滲透系數預測模型只適用于某一類型土的缺陷，且統一了已有經典非飽和土滲透系數預測模型。

技術領域

本發明屬于土木、巖土工程中非飽和土相對滲透系數技術領域，具體涉及一種統一的非飽和土相對滲透系數簡化預測方法。

背景技術

定量描述土體非飽和土相對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，因此建立一種非飽和土相對滲透系數簡化預測模型具有極其重要的意義。透系數是描述孔隙水在土體孔隙中流動性質的一個尺度指標，直接反映了土體的滲流特性，是土體力學特性一個基本參數，定量描述土體非飽和土相對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，因此建立一種非飽和土相對滲透系數簡化預測模型具有極其重要的意義。在工程應用中對結構穩定性是不可忽視的一點，主要表現在降雨對邊坡穩定性分析、路基變形、土石壩黏土墻與防洪堤的滲漏問題、垃圾填埋場和核廢料填埋場對地下水污染及擴散的影響、地下污水的擴散遷移問題等工程及日常問題上。目前，對于滲透系數的研究模型主要有經驗模型、宏觀模型、統計模型三類。滲透系數的經驗模型最早有Richards(1931)的模型，隨后發展到半經驗半理論相結合的滲透系數預測方法，提出了大量相應的經驗表達式。經驗模型往往對某一類型土或某一方面滲透問題能夠準確預測其滲透系數，但針對其他的問題，這類經驗公式的準確性還未證實。

發明內容

本發明的目的就是針對上述技術的不足，提供一種統一的非飽和土相對滲透系數簡化預測方法，克服了已有經典非飽和土滲透系數預測模型只適用于某一類型土的缺陷，且統一了已有經典非飽和土滲透系數預測模型。

為實現上述目的，本發明所設計的統一的非飽和土相對滲透系數簡化預測方法，包括如下步驟：

1)結合已有的四種相對滲透系數經典模型和已有的土-水特征曲線分形模型，提出一種統一的非飽和土相對滲透系數簡化預測模型及參數模型取值方法：

其中：k_r(ψ)表示非飽和土相對滲透系數、ψ_a為進氣值、ψ為基質吸力、S_r為飽和度；

參數模型取值方法如下：

當2.8≤D3時，f(S_r)取S_r³或S_r；

當2.6≤D2.8時，f(S_r)取S_r³；

當2.2≤D2.6時，f(S_r)取(8-2D/3-D)S_r-(5-D/3-D)S_r²、S_r^2.5或S_r³；