[發明專利]一種土水特征曲線獲取方法、系統、設備及存儲介質

在審

• 申請號: 202211713611.1
• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN115994499A
• 公開（公告）日: 2023-04-21
• 發明（設計）人: 毛雪松;張建勛;吳謙;向丹;運志輝;陳欣怡;來小勇
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/25;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

1.一種土水特征曲線獲取方法，其特征在于，包括以下過程：

S1、建立累積百分數與顆粒粒徑R的函數關系F(R)；

S2、確定任意顆粒粒徑Ri所屬的組分[Ri-ΔR，Ri+ΔR]；

S3、根據S1和S2的結果，計算每個組分對應的土粒數量n_i；

S4、根據土粒數量n_i，計算任意顆粒粒徑Ri對應的任意孔隙半徑ri；

S5、計算任意孔隙半徑ri小于或等于某一孔隙半徑r的累積百分數；

S6、根據任意孔隙半徑ri計算土體的基質吸力；

S7、根據累積百分數計算任意孔隙半徑ri對應的土體的體積含水率θ_vi；

S8、根據基質吸力和體積含水率θ_vi，建立基質吸力與飽和度之間的關系，得到土水特征曲線。

2.根據權利要求1所述的土水特征曲線獲取方法，其特征在于，取20-30個離散化的ΔR與對應的任意顆粒粒徑Ri的比值，ΔR/Ri與任意顆粒粒徑Ri的關系，通過非線性擬合，得到Ri-ΔR/Ri的非線性方程，通過Ri-ΔR/Ri的非線性方程，計算每個平均粒徑R對應的ΔR，得到任意顆粒粒徑Ri所屬的組分[Ri-ΔR，Ri+ΔR]。

3.根據權利要求1所述的土水特征曲線獲取方法，其特征在于，土粒數量n_i的計算公式為：

其中，ρ_s為顆粒密度；m_i為i組分土體的質量，m_i＝m_s·ω_i，m_s為土體的質量，m_s＝1g，ω_i為組分i的質量百分數。

4.根據權利要求1所述的土水特征曲線獲取方法，其特征在于，任意孔隙半徑ri的計算公式為：

其中，e為孔隙比；ρ_s為顆粒密度；m_s為土體的質量，m_s＝1g；α為土體顆粒的形狀系數，α＞1。

5.根據權利要求1所述的土水特征曲線獲取方法，其特征在于，利用Young-Laplace方程計算基質吸力

其中，σ為水的表面張力，取72.0mN/m；為接觸角，因為是土體中是純水，所以r為孔隙半徑。

6.根據權利要求1所述的土水特征曲線獲取方法，其特征在于，假設孔隙半徑小于或等于ri的組分孔隙中充滿了水，則孔隙半徑小于或等于ri的土體的體積含水率θ_vi可表示為：

其中，e為孔隙比；ω_i為組分i的質量百分數。

7.根據權利要求1所述的土水特征曲線獲取方法，其特征在于，根據基質吸力和體積含水率θ_vi，建立顆粒半徑Ri與對應的基質吸力Ψ_i之間的關系R_i(Ψ_i)，并與土體的飽和度方程建立聯系可得：

其中，S為土體飽和度；θ_res為土體的殘余含水率；θ_sat為土體的飽和含水率；e為孔隙比。