[发明专利]快速确定非饱和土水力参数的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非饱和土水力参数的测试方法，尤其涉及一种快速确定非饱和土水力参数的方法。

背景技术

非饱和土水力参数包括土水特征曲线和渗透函数。所述的土水特征曲线描述的是毛细压力与含水量之间的关系；所述的渗透函数描述的是渗透系数与含水量或毛细压力之间的关系。通过它们可以计算非饱和土的强度、体应变、污染物在土壤中的运移规律等一系列问题。因此，非饱和土水力参数在解决非饱和土及渗流有关的问题中扮演着重要的角色。

传统确定非饱和土水力参数的试验方法主要有三大类：

第一大类，利用现有的试验装置(如：Temper cell、压力板等)测定非饱和土的土水特征曲线，再根据经典模型(Mualem、Burdine等模型)来预测非饱和土的渗透函数；

第二大类，采用两套试验装置分别测定非饱和土的土水特征曲线和渗透函数；

第三大类，在一套试验装置(如：Constant Flow Method)上同时测定非饱和土的土水特征曲线和渗透函数。

虽然这些传统的试验方法各具特色，但是它们存在一个共同的缺陷——要待达到平衡后才能进行测量，从而导致测试时间很长。

传统确定非饱和土水力参数的试验方法的原理均是建立在试样处于平衡状态下，测定非饱和土毛细压力与含水量之间的关系。然而，试样达到平衡状态需要一个过程。这就意味获得非饱和土水力参数需要很长时间，这主要由试样的土性及所要测的数据的个数决定。另外，由于传统确定非饱和土水力参数的试验方法需要很长时间，从而又会引发另一个不可避免的问题：高压气体通过水的流动在压力较低的高进气值陶土板的背面析出，影响测试精度。

综上所述，传统的试验方法有以下缺点：

①传统确定非饱和土的水力参数的试验方法是建立在试样处于平衡状态下测定的，从而导致其测试时间很长；

②高压气体通过水扩散，在压力较低的高进气值陶土板背面析出，影响测试精度。

因此，如何缩短测试时间，从而达到快速确定非饱和土水力参数的目的就成为需要解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的上述缺点和不足，扩大现有技术的使用范围，提供一种快速确定非饱和土水力参数的方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明包括下列步骤：

①开展在一定条件下的多步流动试验，由试验得到饱和度随时间变化的关系曲线；同时，建立一个能够准确描述该条件下试样饱和度随时间变化的线性粘弹性模型；

所述的一定条件是指在[t_i，t_i+1)时间内毛细压力p_ci保持不变；

②从[t_i，t_i+1)时间段内的饱和度与时间关系曲线中任取某两时刻t_i1、t_i2及其对应的饱和度S_r(t_i1)、S_r(t_i2)，通过建立的线性粘弹性模型计算毛细压力p_ci作用下的单位压力容水率C_i及特征时间τ_ci；

③利用单位压力容水率C_i、特征时间τ_ci与平衡状态下的饱和度(S_r)_eq，i和渗透系数k_i间的关系，计算毛细压力p_ci作用下，试样处于平衡状态时的饱和度(S_r)_eq，i及渗透系数k_i；

④重复以上步骤②③，直到试样处于平衡状态时的饱和度等于残余饱和度为止。

本发明的工作原理：