[發明專利]一種黃土浸水孔隙變化影響下的滲流特性的分析方法

在審

• 申請號: 202011012993.6
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112182872A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 張玉偉;宋戰平;王軍保;田小旭;范勝元;衛守峰
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01N15/08;G06F119/14
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 楊曄

一種黃土浸水孔隙變化影響下的滲流特性的分析方法，通過引入壓縮因子和平移因子表征孔隙變形對黃土孔隙函數的影響，建立了孔隙指標對土水特征曲線的影響關系，結合Brooks和Corey建議的滲透系數間接預測方法推導了孔隙變形對非飽和黃土滲透系數影響方程；對所建立的模型進行參數標定，進行不同孔隙變形條件下黃土滲透系數的預測；本發明應用簡單，只需通過一組數據即可預測不同孔隙條件下黃土的滲透特性，實現了黃土浸水過程中滲流參數變化規律預測，大大減輕試驗工作量，預測結果可靠性高，具有較好的實際應用效果。

技術領域

本發明屬于黃土力學參數測定技術領域，具體涉及一種黃土浸水孔隙變化影響下的滲流特性的分析方法。

背景技術

滲流特性是土體介質的一個重要性質，在工程滲流分析中，常常需要首先確實土體的滲流特性參數，如何準確確定土體的滲流特性參數對工程可靠性分析具有重要意義。目前土體滲流特性參數可以通過試驗的方法來進行測量，試驗又分為現場滲透試驗和室內滲透試驗，試驗雖然能較為準確的確定土體的滲透特性參數，但試驗存在其弊端，無論是室內試驗還是現場試驗，對于一組試驗均需要很長時間的測試，如果土樣太多，則需要更多的時間，浪費大量的人力物力。

尤其是對于具有大孔隙性的黃土，黃土浸水后孔隙結構改變明顯，其滲透特性也隨之改變，這種變化是很難通過試驗測試得到的，此外，黃土浸水過程引起的滲流特性改變是具有不確定性的，而試驗僅僅能測試已知孔隙條件下土樣的滲流參數，目前孔隙結構改變后黃土的滲流特性參數目前仍沒有較好的分析方法。

發明內容

為了克服上述現有技術中存在的不足，本發明的目的在于提出一種黃土浸水孔隙變化影響下的滲流特性的分析方法，能夠通過建立滲流分析模型，通過一組天然黃土的試驗數據對模型進行標定參數，然后預測不同浸水孔隙變化條件下黃土的流透特性，簡便實用，大大減輕試驗工作量，同時可預測任意浸水孔隙變化下的滲流特性，預測結果可靠性高。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種黃土浸水孔隙變化影響下的滲流特性的分析方法，具體包括以下步驟：

步驟一、引入孔隙參數，建立考慮黃土浸水孔隙變形的持水特性分析模型；

步驟二、選擇Brooks和Corey給出的土水特征曲線與滲透特性參數的關系式，推導不同孔隙條件下黃土的滲流參數公式，形成滲流分析模型；

步驟三、采用天然原狀土體，開展滲透特性參數測試，對滲透特性參數公式參數進行標定；

步驟四、采用天然孔隙狀態的模型標定參數，進行不同孔隙條件下黃土的滲流參數進行預測。

所述步驟一的具體方法為：

1.1：現場取得黃土試樣，分別測定含水率w、密度ρ及土粒比重Gs，然后換算得到孔隙比：

其中：ρw是4℃時水的密度；

1.2：對多個黃土試樣分別進行30％、50％、70％和90％飽和度的浸水，并采用第1.1步的方法分別測定其30％、50％、70％和90％飽和度狀態下的孔隙比，同時采用SEM手段觀測其微觀結構，分析上述不同浸水狀態下黃土試樣微觀孔隙結構變化規律，確定浸水孔隙變化條件下黃土試樣孔隙分布函數的變化規律：

其中：r為孔隙半徑，土中孔隙半徑全部位于最小半徑r_min和最大半徑r_max之間；

1.3：根據第1.2步中確定的不同浸水條件下黃土試樣孔隙分布函數的變化規律，確定黃土浸水不會改變孔隙分布函數的整體性狀，只改變孔隙分布函數的位置和大小；