[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

本發明公開了一種土水特征曲線獲取方法、系統、設備及存儲介質，建立累積百分數與顆粒粒徑R的函數關系F(R)；確定任意顆粒粒徑Ri所屬的組分[Ri?△R，Ri+△R]；根據S1和S2的結果，計算每個組分對應的土粒數量nsubgt;i/subgt;根據土粒數量nsubgt;i/subgt;，計算任意顆粒粒徑Ri對應的任意孔隙半徑ri；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，根據累計百分數計算任意孔隙半徑ri對應的土體的體積含水率θsubgt;vi/subgt;；根據任意孔隙半徑ri計算土體的基質吸力；通過任意孔隙半徑ri建立基質吸力與飽和度之間的關系，得到土水特征曲線。消除了隨機粒組的劃分進而引起的計算結果的差異，可以預測不同土體、不同顆粒級配、及不同壓實度的連續性的土水特征曲線。

技術領域

本發明屬于土水特征研究領域，涉及一種土水特征曲線獲取方法、系統、設備及存儲介質。

背景技術

在水文學中，土水特征曲線(SWCC)是定義非飽和土中土壤吸力和含水率之間關系最基本的概念之一，也是描述非飽和土水、溫度和溶質運移建模的基本工具。通過室內試驗獲得完整的SWCC通常是非常耗時耗力的，因此從基本的非飽和土性質中建立SWCC數學模型是目前最可行的方案。現有的數學模型一般通過兩種方式得到：經驗模型(Van?Genuchten和FredlundXing模型)和理論模型(Chen、MohammadiMeskini-Vishkaee模型)。經驗模型往往是通過擬合許多離散的試驗數據，形成一個連續的函數得到。這類模型通過許多擬合參數，往往可以很好的擬合試驗數據。然而這些經驗模型依賴于模型校準和試驗數據的準確性，而且諸多擬合參數在物理上是沒有意義的。因此許多學者提出了基于土壤物質屬性，如礦物含量、類型，土壤的密度和孔隙形狀大小的預測土水特征曲線。與經驗模型相比，該類模型能普遍反映土壤性質對SWCC的影響，且不依賴大量的試驗時間和數據。其中，一種考慮顆粒級配(GSD)對土水特征曲線預測的模型Arya?and?Paris模型，以下簡稱AP模型，已被廣泛運用。AP模型是基于顆粒級配和孔隙條件對不同土樣的土水特征曲線進行預測的概念和數學模型。雖然AP模型已經被許多學者所采用，但是在使用的過程中發現了許多問題，比如利用AP模型預測土體的基質吸力的大小與土樣的質量密切相關，土樣的質量越大，預測值則越大；AP模型的結果與顆粒級配粒組的劃分密切相關，目前沒有確定一個合理且統一的劃分方式；AP模型沒有實現土水特征曲線的連續化處理；從而會對得到土水特征曲線產生結果偏差，并且土水特征曲線精度較差。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種土水特征曲線獲取方法、系統、設備及存儲介質，消除了隨機粒組的劃分進而引起的計算結果的差異，可以預測不同土體、不同顆粒級配、及不同壓實度的連續性的土水特征曲線。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種土水特征曲線獲取方法，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-△R，Ri+△R]；

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。