[发明专利]一种基于随机起动的管涌渗透系数确定方法

说明书

技术领域

本发明属于地下水渗流计算技术领域，具体涉及一种基于随机起动的管涌渗透系数确定方法。

背景技术

在以往的管涌研究中，往往把注意力集中在平均值特性（即确定性规律上）的研究上，而未充分重视管涌发生的随机性，相当部分理论工作者仍按必然现象采用单纯的力学方法来进行研究，而未分析其随机性，这样常常无法解释一些实际现象。对管涌的随机性认识，可以从以下两个方面来认识：1）可动颗粒起动的随机性；2）土体性质在空间分布上的随机性。

管涌的本质是可动颗粒在水流的拖拽下在孔隙中移动、不断流失的过程，颗粒在土体中的起动具有偶然性。在一般情况下，颗粒的大小和它的位置与其它颗粒的接触情况以及水流速度均是难以及时确定的随机变量。因此起动现象具有很大的偶然性。即使按以往的判断管涌的水力临界条件知道此时处于起动状态，但由于不可能知道当时的的瞬时速度，起动颗粒直径以及其位置和接触关系，是难以去确定起动颗粒的数量规律，也就是说，如果只知道平均渗透流速，颗粒的平均粒径以及平均位置关系，其数量规律是难以确定的。

发明内容

发明目的：针对上述管涌发生发展过程中渗透系数计算存在的问题，本发明的目的在于考虑颗粒起动随机性的基础上，提出一种管涌发生发展过程中渗透系数的确定方法。

技术方案：本发明主要从细观层面对可动颗粒起动的随机性进行计算，根据平均渗透流速，颗粒的平均粒径以及平均位置关系三者的分布密度或概率函数，依据数学期望等参数，结合力学的分析，提出了管涌发生发展过程中渗透系数的确定方法。

本发明所述的基于随机起动的管涌渗透系数确定方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）将无粘性管涌型土的颗粒分为两类，骨架颗粒和可动颗粒，其界限粒径用式（1）计算：

xa=2c12c1+1+2c2·AaBa2---(1)]]>

式中：x_a为界限粒径，大于该粒径为骨架颗粒，小于则为可动颗粒；系数c₁为颗粒的形状系数；系数c₂为与土的密实度有关的系数（对于天然圆形砂及砾石，c₁=0.73，对岩石碎屑，c₁=1.0；系数c₂表征土的密实度，最密时，c₂=0，稍密时c₂=0.05，最疏松时，c₂=0.18）；A_a和B_a分别用式（2）和式（3）确定：