[发明专利]测定高含水量沉积物从悬浮到固结状态渗透系数的方法

说明书

本发明公开了一种测定高含水量沉积物从悬浮到固结状态渗透系数的方法，它包括获取沉降试验数据、得到预测沉降曲线、拟定常数P和试验点时间常用对数的方差V_ar的相关性——V_ar＝α·P^β+λ、求出完全约束下常数M和P的最优解、得到渗透系数k和孔隙率e的函数方程几个步骤。本发明的优点是：只需要对几个P值进行大变形沉降和固结耦合分析便能确定P的大致范围，在更精确的范围内优化解答时采用计算方法一致，减少了数据处理过程中的计算量，能够简便、快速、准确地确定渗透系数k与孔隙比e满足的幂方程。实验设计简便、经济，可行性强，数据容易获取，推广价值高。

技术领域

本发明涉及岩土工程、矿山开采、近海工程，防灾减灾工程领域，特别涉及一种测定高含水量沉积物从悬浮到固结状态渗透系数的方法。

背景技术

研究表明，从悬浮到固结状态的沉积物的渗透系数k与其孔隙比e满足一个普遍的幂方程k(e)＝Me^P，然而基于试验数据对该幂方程中的常数M和P进行理论推导并不简单。传统的泥浆沉积固结试验中沉积固结过程是漫长的，其他更先进的试验，比如水力固结试验、流态化试验、高能X射线或电阻抗测量的柱试验等，似乎在物理上是合适的，但是需要特殊的试验设备、特殊的专业知识或者复杂的计算机程序来分析数据，这些试验很难在实践中得到普遍应用。本发明提出一种基于易获得的常规实验数据的简单可靠的确定渗透系数的方法。

发明内容

为了简便、快捷、准确的测定出从悬浮到固结状态的沉积物的渗透系数k与其孔隙比e 满足的幂方程k(e)＝Me^P中的常数M和P，本发明设计为一种灵活测定悬浮到土壤状态的沉积物渗透性的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1、从一维(1D)沉积-固结试验中获取沉降随时间变化的试验数据。

步骤2、在常数P的预设范围内使用UNSATCON程序进行大变形沉降和固结耦合(large strain sedimentation-consolidation，LSSC)分析获取的沉降试验曲线，即沉降与lg(time )的关系曲线，简称为预测沉降曲线(predicted settlement curve，PSC)。

步骤3、确定常数P和试验点时间常用对数的方差V_ar的相关性，即V_ar＝α·P^β+λ，初步确定参数的取值P^T。

步骤4、以步骤3确定的P^T为中心，缩小P的变化范围，重复步骤2和步骤3，确定常数P的更优解。

步骤5、预测沉降曲线(PSC)在时间对数坐标(lg t)下的形状只与P的取值有关，M变化时，预测沉降曲线(PSC)仅发生平移。故步骤4确定常数P后，结合PSC曲线与实验数据的关系确定M的取值。

从而灵活测定出从悬浮到固结状态的沉积物的渗透系数k与其孔隙比e满足的幂方程 k(e)＝Me^P中的常数M和P。

本发明的优点是：只需要对几个P值进行LSSC分析便能确定P的大致范围，继续求解更精细部分时计算方法一致，减少了数据处理过程中的计算量，能够简便、快速、准确地确定渗透系数k与其孔隙比e满足的幂方程。且实验设计简便、经济，可行性强，实验数据容易获取。常规的固结分析以及便于理解的计算，容易被工程人员接受，推广价值高。

附图说明

下面结合附图和实施对本发明进一步说明。

图1为计算样例的13个测点水沙界面高度随时间(对数坐标)的变化；

图2为初设P值拟合计算的V_ar-P曲线；