[发明专利]一种基于饱和渗透系数预测进气值的简化统一的方法

权利要求书

1.一种基于饱和渗透系数预测进气值的简化统一的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建立式(1)所示的T-K饱和渗透系数模型；

式中k_s为饱和渗透系数，θs为饱和体积含水率，θr为残余体积含水率，ψ为基质吸力；γ为重度，μ为孔隙水压力，P_i为第i级孔隙通道实际长度与土样长度L比值为P_i,T_s为表面张力，α为接触角；

(2)建立式(2)所示的土水特性分形模型；

式中，e₀为孔隙比，ψ_a为进气值，D为分维数，θs为体积含水率，ψ为基质吸力，θ为体积含水量；

(3)将分形模型与T-K饱和渗透系数模型结合推导，获得饱和渗透系数与进气值之间的关系式；

(4)对饱和渗透系数与进气值之间的关系式简化即得进气值预测模型；

(5)拟合曲线进而验证进气值预测模型的准确性和合理性。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(3)将分形模型与T-K饱和渗透系数模型结合推导的方法为：

当基质吸力大于进气值时，选取土水特征曲线分形模型的公式(2)ψ≥ψ_a情形的方程式两边同时求导可得：

将公式(3)代入公式(1)即得公式(4)：

公式(4)中，k_c为渗透比例常数，ψ为基质吸力，a为进气值表示体积含水率为饱和体积含水率时的基质吸力，b为当体积含水率为残余体积含水率时的基质吸力，D为分维数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(4)中简化步骤为两步。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中简化步骤一为：

将公式(4)进一步计算和简单变换得到公式(5)，

由于ψ_d远大于进气值ψ_a，而分维数D通常在2-3之间取值因此D-5-2故可以忽略将公式再次简化为：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤(4)中简化步骤二为：将含有分维数D和渗透系数比例常数k_c的部分当成一个常数，此常数被命名为渗透系数综合比例常数k₀，则公式变为：

再将公式进行简单变形得到进气值预测模型为：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)中验证方法为：从数据库获取土体实际的饱和渗透系数和进气值，利用步骤(3)获得的饱和渗透系数与进气值之间的关系式，通过饱和渗透系数与进气值的拟合关系曲线，得到渗透系数比例常数，再带入实际的饱和渗透系数计算出进气值的预测值，与实际进气值比较即可判断预测模型的准确性和合理性。