[发明专利]一种预测非饱和相对渗透系数的方法

说明书

本发明公开了一种预测非饱和相对渗透系数的方法，通过测得的非饱和相对渗透系数ksubgt;r/subgt;与基质吸力Ψ的关系图，结合非饱和相对渗透系数分形模型Ⅱ，拟合得到变形前的指数λsubgt;0/subgt;和变形前初始孔隙比esubgt;0/subgt;的进气值Ψsubgt;a0/subgt;，通过计算得到变形后进气值Ψsubgt;a/subgt;，结合变形后的指数λ＝变形前的指数λsubgt;0/subgt;，在Ksubgt;r/subgt;‑Ψ关系图中，对于小于进气值Ψ的低吸力阶段，Ksubgt;r/subgt;‑Ψ曲线为一重合的水平线；对于大于进气值Ψ的高吸力阶段，对原有的Ksubgt;r/subgt;‑Ψ直线朝右方向作平行直线，以此来预测任意变形条件下的非饱和相对渗透系数ksubgt;r/subgt;。克服了已有的非饱和相对渗透系数分形模型通过特定的关系来计算指数λsubgt;0/subgt;的缺陷，扩大了非饱和相对渗透系数模型的适用范围，提高了预测精度。

技术领域

本发明涉及研究岩土工程中非饱和土水-力耦合以及变形条件下土体的渗流特性技术领域，具体涉及一种预测非饱和相对渗透系数的方法。

背景技术

非饱和土渗流分析是岩土和环境等实际工程研究的热点问题之一，例如降雨导致边坡滑坡灾害、土质堤坝的防渗、地下土体污染物的迁移等都涉及渗流问题，非饱和相对渗透系数则是非饱和土渗流分析问题中关键性的参数。

非饱和相对渗透系数可以通过试验直接获取，但直接测试的方法不仅操作复杂、耗时耗力，而且现有测试仪器的测量精度和可操作性仍有待提高。此外，复杂条件下的非饱和土渗透分析也必须以渗透系数预测方法为基础，比如试验无法满足任意变形条件下非饱和相对渗透系数的测量需求。可见，对变形条件下非饱和相对渗透系数的预测方法进行研究是具有重要意义的。

目前，在利用分形理论预测非饱和相对渗透系数方面，假设非饱和相对渗透系数模型中指数λ与分维数D具有线性关系的有三种，比如TaoKong模型中λ＝5-D、Mualem模型中λ＝9.5-2.5D、Burdine模型中λ＝11-3D，而实际上，这三种关系难以含括所有情况。若利用这几种特定关系得到指数λ，可能与实际测量情况有较大差异。并且上述三种模型的适用范围有所差异，模型的错选也将导致较大误差。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种简便、精度高的预测非饱和相对渗透系数的方法。

为实现上述目的，本发明所设计的预测非饱和相对渗透系数的方法为：

1)通过试验测得在变形前初始孔隙比e₀、不同基质吸力下土样的非饱和相对渗透系数k_r实测数据，进而得到非饱和相对渗透系数k_r与基质吸力Ψ的关系图；根据非饱和相对渗透系数分形模型Ⅱ，拟合得到变形前的指数λ₀和变形前初始孔隙比e₀的进气值Ψ_a0，土样变形前后分维数D不变，根据非饱和相对渗透系数分形模型Ⅱ中指数λ是与分维数D线性相关的系数，则变形后的指数λ＝变形前的指数λ₀；

其中，分形模型Ⅱ为K_r(Ψ)为非饱和相对渗透系数，指数λ是与分维数D线性相关的系数，Ψ_a为变形后的进气值，Ψ为基质吸力；