[发明专利]一种土水特征曲线获取方法、系统、设备及存储介质

权利要求书

1.一种土水特征曲线获取方法，其特征在于，包括以下过程：

S1、建立累积百分数与颗粒粒径R的函数关系F(R)；

S2、确定任意颗粒粒径Ri所属的组分[Ri-ΔR，Ri+ΔR]；

S3、根据S1和S2的结果，计算每个组分对应的土粒数量n_i；

S4、根据土粒数量n_i，计算任意颗粒粒径Ri对应的任意孔隙半径ri；

S5、计算任意孔隙半径ri小于或等于某一孔隙半径r的累积百分数；

S6、根据任意孔隙半径ri计算土体的基质吸力；

S7、根据累积百分数计算任意孔隙半径ri对应的土体的体积含水率θ_vi；

S8、根据基质吸力和体积含水率θ_vi，建立基质吸力与饱和度之间的关系，得到土水特征曲线。

2.根据权利要求1所述的土水特征曲线获取方法，其特征在于，取20-30个离散化的ΔR与对应的任意颗粒粒径Ri的比值，ΔR/Ri与任意颗粒粒径Ri的关系，通过非线性拟合，得到Ri-ΔR/Ri的非线性方程，通过Ri-ΔR/Ri的非线性方程，计算每个平均粒径R对应的ΔR，得到任意颗粒粒径Ri所属的组分[Ri-ΔR，Ri+ΔR]。

3.根据权利要求1所述的土水特征曲线获取方法，其特征在于，土粒数量n_i的计算公式为：

其中，ρ_s为颗粒密度；m_i为i组分土体的质量，m_i＝m_s·ω_i，m_s为土体的质量，m_s＝1g，ω_i为组分i的质量百分数。

4.根据权利要求1所述的土水特征曲线获取方法，其特征在于，任意孔隙半径ri的计算公式为：

其中，e为孔隙比；ρ_s为颗粒密度；m_s为土体的质量，m_s＝1g；α为土体颗粒的形状系数，α＞1。

5.根据权利要求1所述的土水特征曲线获取方法，其特征在于，利用Young-Laplace方程计算基质吸力

其中，σ为水的表面张力，取72.0mN/m；为接触角，因为是土体中是纯水，所以r为孔隙半径。

6.根据权利要求1所述的土水特征曲线获取方法，其特征在于，假设孔隙半径小于或等于ri的组分孔隙中充满了水，则孔隙半径小于或等于ri的土体的体积含水率θ_vi可表示为：

其中，e为孔隙比；ω_i为组分i的质量百分数。

7.根据权利要求1所述的土水特征曲线获取方法，其特征在于，根据基质吸力和体积含水率θ_vi，建立颗粒半径Ri与对应的基质吸力Ψ_i之间的关系R_i(Ψ_i)，并与土体的饱和度方程建立联系可得：

其中，S为土体饱和度；θ_res为土体的残余含水率；θ_sat为土体的饱和含水率；e为孔隙比。