一种非饱和土相对渗透系数的计算方法
【专利摘要】本发明公开一种非饱和土相对渗透系数的计算方法，该方法包括针对某一类型的土样，选定某初始孔隙比为参考状态，利用该参考状态下的土水特征曲线(SWCC)标定出van?Genuchten?SWCC方程参数a1，b1；再利用该类型土样在初始孔隙比为时的土水特征曲线，标定出参数ζ；基于标定出的参数a1，b1，ζ，可预测出该类型土样在任意初始孔隙比e0条件下的土水特征曲线；基于e0条件下的土水特征曲线，再次拟合出其相应的van?Genuchten?SWCC方程参数a2，b2，并代入本发明关系式进行计算，即可得出相应的非饱和土相对渗透系数值kr。采用本发明所述技术方案可有效克服在实验直接测定渗透系数上的难度，从而降低人力、物力及时间上的消耗，同时大幅度减小实际工程中的工作量，有效提高工作进度。
【专利说明】一种非饱和土相对渗透系数的计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及土木、水利及环境工程中非饱和土相对渗透系数的计算，其特别是一种可对不同初始孔隙比条件下的非饱和土相对渗透系数进行有效预测的计算方法。
【背景技术】
[0002]渗流问题是土力学的三大基本问题之一。随着理论研究的深入和实际工程的发展，非饱和土渗流问题在岩土工程及环境岩土工程中受到越来越多的重视，例如降雨引起的土质边坡饱和度及渗透性变化，并最终导致的滑坡灾害；地基基础或路基中压实土的固结及膨胀土的隆起；土质堤坝的防渗；垃圾填埋场、核废料处置库周边地下水中污染物的迁移等。
[0003]对于可压缩的饱和土，其渗透系数主要受到孔隙比的影响；对于不可压缩的非饱和土，其渗透系数是饱和度或吸力的函数。而实际工程中遇到的土体，往往既可压缩又处于非饱和状态，因此其渗透系数将同时受饱和度和孔隙比的影响，是它们共同的函数。岩土工程界较早地认识到了可压缩饱和土的渗透系数随孔隙比而变化的规律；不考虑变形的影响，研究非饱和土渗透系数随饱和度/吸力的变化规律，则起源于土壤学。而对于不同孔隙比条件下非饱和土渗透系数演化规律的研究，则相对较少，相关研究成果也很难直接应用于工程实践。
[0004]渗透系数是研究饱和/非饱和土渗流的关键参数，与饱和土相比，对非饱和土渗透系数的试验测定要困难得多，尤其是在低饱和度情况下，土中的水极难排出，因此通过实验室试验直接测试非饱和土渗透系数将耗费大量时间及人力物力。通过试验直接测定非饱和土相对渗透系数所面临的困难，严重阻碍了该问题的解决。
[0005]因此，需要提供一种非饱和土相对渗透系数的计算方法，以克服常规实验直接测定渗透系数的难度。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的技术问题是提供一种预测不同初始孔隙比条件下非饱和土相对渗透系数的计算方法，从而克服在试验直接测定上所面临的困难，为获得实际工程中非饱和土渗流特性提供有益参考，进而可以大幅减小实际工程中的试验工作量，有效提高工程进度。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案
[0008]一种非饱和土相对渗透系数的计算方法，该方法包括
[0009]S1、确定待测土样类型，选定初始空隙比ef作为参考状态；
!
[0010]S2、利用方程
【权利要求】
1.一种非饱和土相对渗透系数的计算方法，其特征在于:该方法包括 51、确定待测土样类型，选定初始空隙比ef—作为参考状态；
i 52、利用方程
2.根据权利要求1所述的一种非饱和土相对渗透系数的计算方法，其特征在于:所述步骤S2中求得参考状态下的每个饱和度对应的吸力值的步骤包括
521、利用参考状态ef的SWCC标定出方程
3.根据权利要求1所述的一种非饱和土相对渗透系数的计算方法，其特征在于:所述步骤S4中优化参数ζ的步骤包括 S41、在O至I范围内对参数ζ的值进行多次迭代，并计算出对应的当前状态下的饱和度se值及(sMf，Se)曲线图； S42、直到(SMf，Se)曲线图与初始状态下的试验点的拟合曲线相吻合，此时结束迭代，获得最优参数?。
【文档编号】G06F19/00GK103971002SQ201410199064
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】蔡国庆, 赵成刚, 刘艳, 李舰 申请人:北京交通大学