[發(fā)明專利]一種雙峰SWCC分形擬合模型

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910320112.8
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110018102B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設計）人: 陶高梁;雷達;莊心善;胡其志;梅利芳;朱志政;徐維生;趙蔚;李梓月;李奕;匡航
• 申請（專利權）人: 湖北工業(yè)大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權代理有限公司 42104
• 代理人: 王和平;張繼巍

本發(fā)明提供了一種雙峰SWCC分形擬合模型，該模型依據(jù)雙孔隙結構土中基質(zhì)孔隙和結構孔隙分布規(guī)律不同的特點，基于分形理論，推導了雙孔隙結構土的孔隙密度分布函數(shù)，并對雙孔隙結構土兩個殘余階段時的殘余孔隙進行了劃分，推導了由D_l、D_s、ψ_la、ψ_lr、w_lr、w_sr六個具有重要物理意義的參數(shù)組成的雙峰土?水特征曲線擬合模型。試驗表明，該模型適用于多種類型的土體，并且均具有較好的擬合效果，對于具有雙峰孔徑分布土體的水力?力學耦合分析、土體滲流特性研究等方面都具有極其重要的意義，從而克服了現(xiàn)有的雙峰土?水特征曲線模型形式復雜、物理意義不明確的缺點。

技術領域

本發(fā)明屬于非飽和土水-力耦合及雙峰孔徑分布土體的滲流特性技術領域，具體涉及一種雙峰SWCC分形擬合模型。

背景技術

土-水特征曲線(SWCC)表示土體含水量隨基質(zhì)吸力的變化關系，它是土體持水能力的表現(xiàn)形式。土-水特征曲線試驗測量獲得的試驗數(shù)據(jù)較離散，通常需要借助擬合模型對實驗數(shù)據(jù)進行擬合。目前用于擬合土-水特征曲線的模型大多基于單峰孔隙分布的假設，研究表明，只有當土體的顆粒級配較好時，土-水特征曲線才表現(xiàn)為單峰。對于具有雙重孔隙結構的土體，如間隙分級土、最佳干邊壓實土、壓實粗質(zhì)膠原土等，其土水特征曲線通常表現(xiàn)為雙峰曲線?，F(xiàn)有的大多數(shù)土-水特征曲線模型均不適用于具有雙峰孔隙結構的土體，可用于擬合雙峰土-水特征曲線的模型依然十分缺乏。目前常用的幾種雙峰土-水特征曲線擬合模型都具有比較復雜的形式，并且多數(shù)模型的參數(shù)沒有物理意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對上述技術的不足，提供一種形式簡單、參數(shù)物理意義明確且擬合效果好的雙峰SWCC分形擬合模型。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設計的一種雙峰SWCC分形擬合模型，所述分形擬合模型為：

公式(1)中：w_lr、w_sr、ψ_la、ψ_lr、D_l、D_s均為模型擬合參數(shù)，w_s為飽和狀態(tài)時土體的質(zhì)量含水量，w_lr為結構孔隙的殘余含水量，w_sr為基質(zhì)孔隙的殘余含水量，ψ_la為結構孔隙的進氣值，ψ_lr為結構孔隙的殘余基質(zhì)吸力，ψ_sr為基質(zhì)孔隙的殘余基質(zhì)吸力，D_l為結構孔隙的分維數(shù)，D_s為基質(zhì)孔隙的分維數(shù)；

其中，w_lr取值范圍為0～w_s，w_sr取值范圍為0～w_s，D_l取值范圍為2～3，D_s取值范圍為2～3，ψ_la＞0，ψ_lr＞a，a為大于0的正值，擬合過程中需要多次調(diào)整a的值以達到最佳的擬合效果。

進一步地，所述分形擬合模型的具體推導過程如下：

根據(jù)Sierpinski地毯模型中孔隙分布規(guī)律，基質(zhì)孔隙的分布函數(shù)f_s(r)和結構孔隙的分布函數(shù)f_l(r)的表達式分別為：