一種非飽和土相對滲透系數的計算方法
【專利摘要】本發明公開一種非飽和土相對滲透系數的計算方法，該方法包括針對某一類型的土樣，選定某初始孔隙比為參考狀態，利用該參考狀態下的土水特征曲線(SWCC)標定出van?Genuchten?SWCC方程參數a1，b1；再利用該類型土樣在初始孔隙比為時的土水特征曲線，標定出參數ζ；基于標定出的參數a1，b1，ζ，可預測出該類型土樣在任意初始孔隙比e0條件下的土水特征曲線；基于e0條件下的土水特征曲線，再次擬合出其相應的van?Genuchten?SWCC方程參數a2，b2，并代入本發明關系式進行計算，即可得出相應的非飽和土相對滲透系數值kr。采用本發明所述技術方案可有效克服在實驗直接測定滲透系數上的難度，從而降低人力、物力及時間上的消耗，同時大幅度減小實際工程中的工作量，有效提高工作進度。
【專利說明】一種非飽和土相對滲透系數的計算方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及土木、水利及環境工程中非飽和土相對滲透系數的計算，其特別是一種可對不同初始孔隙比條件下的非飽和土相對滲透系數進行有效預測的計算方法。
【背景技術】
[0002]滲流問題是土力學的三大基本問題之一。隨著理論研究的深入和實際工程的發展，非飽和土滲流問題在巖土工程及環境巖土工程中受到越來越多的重視，例如降雨引起的土質邊坡飽和度及滲透性變化，并最終導致的滑坡災害；地基基礎或路基中壓實土的固結及膨脹土的隆起；土質堤壩的防滲；垃圾填埋場、核廢料處置庫周邊地下水中污染物的遷移等。
[0003]對于可壓縮的飽和土，其滲透系數主要受到孔隙比的影響；對于不可壓縮的非飽和土，其滲透系數是飽和度或吸力的函數。而實際工程中遇到的土體，往往既可壓縮又處于非飽和狀態，因此其滲透系數將同時受飽和度和孔隙比的影響，是它們共同的函數。巖土工程界較早地認識到了可壓縮飽和土的滲透系數隨孔隙比而變化的規律；不考慮變形的影響，研究非飽和土滲透系數隨飽和度/吸力的變化規律，則起源于土壤學。而對于不同孔隙比條件下非飽和土滲透系數演化規律的研究，則相對較少，相關研究成果也很難直接應用于工程實踐。
[0004]滲透系數是研究飽和/非飽和土滲流的關鍵參數，與飽和土相比，對非飽和土滲透系數的試驗測定要困難得多，尤其是在低飽和度情況下，土中的水極難排出，因此通過實驗室試驗直接測試非飽和土滲透系數將耗費大量時間及人力物力。通過試驗直接測定非飽和土相對滲透系數所面臨的困難，嚴重阻礙了該問題的解決。
[0005]因此，需要提供一種非飽和土相對滲透系數的計算方法，以克服常規實驗直接測定滲透系數的難度。
【發明內容】
[0006]本發明要解決的技術問題是提供一種預測不同初始孔隙比條件下非飽和土相對滲透系數的計算方法，從而克服在試驗直接測定上所面臨的困難，為獲得實際工程中非飽和土滲流特性提供有益參考，進而可以大幅減小實際工程中的試驗工作量，有效提高工程進度。
[0007]為解決上述技術問題，本發明采用下述技術方案
[0008]一種非飽和土相對滲透系數的計算方法，該方法包括
[0009]S1、確定待測土樣類型，選定初始空隙比ef作為參考狀態；
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[0010]S2、利用方程
【權利要求】
1.一種非飽和土相對滲透系數的計算方法，其特征在于:該方法包括 51、確定待測土樣類型，選定初始空隙比ef—作為參考狀態；
i 52、利用方程
2.根據權利要求1所述的一種非飽和土相對滲透系數的計算方法，其特征在于:所述步驟S2中求得參考狀態下的每個飽和度對應的吸力值的步驟包括
521、利用參考狀態ef的SWCC標定出方程
3.根據權利要求1所述的一種非飽和土相對滲透系數的計算方法，其特征在于:所述步驟S4中優化參數ζ的步驟包括 S41、在O至I范圍內對參數ζ的值進行多次迭代，并計算出對應的當前狀態下的飽和度se值及(sMf，Se)曲線圖； S42、直到(SMf，Se)曲線圖與初始狀態下的試驗點的擬合曲線相吻合，此時結束迭代，獲得最優參數?。
【文檔編號】G06F19/00GK103971002SQ201410199064
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月12日 優先權日:2014年5月12日
【發明者】蔡國慶, 趙成剛, 劉艷, 李艦 申請人:北京交通大學