[發明專利]測定高含水量沉積物從懸浮到固結狀態滲透系數的方法

有效

• 申請號: 201910534411.1
• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN112113890B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 陳宣全;戚順超;周家文;楊興國;范剛
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種測定高含水量沉積物從懸浮到固結狀態滲透系數的方法，它包括獲取沉降試驗數據、得到預測沉降曲線、擬定常數P和試驗點時間常用對數的方差V_ar的相關性——V_ar＝α·P^β+λ、求出完全約束下常數M和P的最優解、得到滲透系數k和孔隙率e的函數方程幾個步驟。本發明的優點是：只需要對幾個P值進行大變形沉降和固結耦合分析便能確定P的大致范圍，在更精確的范圍內優化解答時采用計算方法一致，減少了數據處理過程中的計算量，能夠簡便、快速、準確地確定滲透系數k與孔隙比e滿足的冪方程。實驗設計簡便、經濟，可行性強，數據容易獲取，推廣價值高。

技術領域

本發明涉及巖土工程、礦山開采、近海工程，防災減災工程領域，特別涉及一種測定高含水量沉積物從懸浮到固結狀態滲透系數的方法。

背景技術

研究表明，從懸浮到固結狀態的沉積物的滲透系數k與其孔隙比e滿足一個普遍的冪方程k(e)＝Me^P，然而基于試驗數據對該冪方程中的常數M和P進行理論推導并不簡單。傳統的泥漿沉積固結試驗中沉積固結過程是漫長的，其他更先進的試驗，比如水力固結試驗、流態化試驗、高能X射線或電阻抗測量的柱試驗等，似乎在物理上是合適的，但是需要特殊的試驗設備、特殊的專業知識或者復雜的計算機程序來分析數據，這些試驗很難在實踐中得到普遍應用。本發明提出一種基于易獲得的常規實驗數據的簡單可靠的確定滲透系數的方法。

發明內容

為了簡便、快捷、準確的測定出從懸浮到固結狀態的沉積物的滲透系數k與其孔隙比e 滿足的冪方程k(e)＝Me^P中的常數M和P，本發明設計為一種靈活測定懸浮到土壤狀態的沉積物滲透性的方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：

步驟1、從一維(1D)沉積-固結試驗中獲取沉降隨時間變化的試驗數據。

步驟2、在常數P的預設范圍內使用UNSATCON程序進行大變形沉降和固結耦合(large strain sedimentation-consolidation，LSSC)分析獲取的沉降試驗曲線，即沉降與lg(time )的關系曲線，簡稱為預測沉降曲線(predicted settlement curve，PSC)。

步驟3、確定常數P和試驗點時間常用對數的方差V_ar的相關性，即V_ar＝α·P^β+λ，初步確定參數的取值P^T。

步驟4、以步驟3確定的P^T為中心，縮小P的變化范圍，重復步驟2和步驟3，確定常數P的更優解。

步驟5、預測沉降曲線(PSC)在時間對數坐標(lg t)下的形狀只與P的取值有關，M變化時，預測沉降曲線(PSC)僅發生平移。故步驟4確定常數P后，結合PSC曲線與實驗數據的關系確定M的取值。

從而靈活測定出從懸浮到固結狀態的沉積物的滲透系數k與其孔隙比e滿足的冪方程 k(e)＝Me^P中的常數M和P。

本發明的優點是：只需要對幾個P值進行LSSC分析便能確定P的大致范圍，繼續求解更精細部分時計算方法一致，減少了數據處理過程中的計算量，能夠簡便、快速、準確地確定滲透系數k與其孔隙比e滿足的冪方程。且實驗設計簡便、經濟，可行性強，實驗數據容易獲取。常規的固結分析以及便于理解的計算，容易被工程人員接受，推廣價值高。

附圖說明

下面結合附圖和實施對本發明進一步說明。

圖1為計算樣例的13個測點水沙界面高度隨時間(對數坐標)的變化；

圖2為初設P值擬合計算的V_ar-P曲線；