[发明专利]一种高效黄土体非饱和渗透参数获取方法

说明书

本发明公开了一种高效黄土体非饱和渗透参数获取方法。该方法包括：确定不同干密度下黄土体非饱和渗透参数的变化规律；根据黄土体的颗粒体积分维和孔隙分维之间的关系，确定黄土体非饱和渗透参数‑黄土体的孔隙分维；根据进气值关于干密度的公式，确定黄土体非饱和渗透参数‑进气值。本发明采用分形理论揭示了不同干密度下黄土体非饱和渗透参数的变化规律，揭示了黄土体孔隙分维可以用颗粒体积分维代替，颗粒体积分维也可以用来验证土壤水分特征曲线的精确度，即给出了一种简便的黄土介质孔隙分维的获得方法，提供一种简单的非饱和黄土渗透参数的获取方法，能够方便地获得不同干密度黄土的非饱和渗透参数。

技术领域

本发明涉及黄土学及地下水运移技术领域，更具体的涉及一种高效黄土体非饱和渗透参数获取方法。

背景技术

黄土在我国分布广泛，由于黄土本具有易侵蚀的特性，丘陵沟壑成为其主要的地貌类型，即便在黄土塬区也存在大量大规模的冲沟，并且冲沟的规模也在不断扩大。近年来，随着经济和社会的发展，土地资源日趋紧张。为了满足需要，黄土地区开始出现大规模的填沟平地的工程，产生了大量的黄土填筑体。由于黄土具有湿陷性，填筑体中水分的运移规律对工后沉降的预测至关重要。而非饱和带黄土的渗透系数是影响填筑体中水分运移规律分析的关键因素之一。

非饱和带渗透系数模型的研究成果很多，但是求解模型中的参数仍然比较困难。20世纪中后期曼德勃罗特(Benont B.Mondelbrot)提出了分形理论。他将部分以某种形式与整体相似的形状称为分形，用新的观念、新的手段来处理和揭示隐藏在复杂现象背后的规律、局部和整体之间的本质联系。Watabe、Pachepsky、Rigby、Arya、Tyle等学者的研究表明土壤等多孔介质的微观几何结构(如土壤的颗粒分布、孔隙分布等)在一定的尺度范围内均具有统计意义上的分形特征，因此用分形几何研究介质非饱和带的水力特征成为一种新的方法，回避了直接测量非饱和渗透系数所面临的巨大的困难。利用分形理论求解非饱和带渗透参数设计两个参数孔隙分维和最大孔径对应的进气值。孙大松等对多个土样用水银压入法和土壤水分特征曲线回归得到了孔隙分维和最大孔径对应的进气值，将两者进行对比，发现两种方法得到的参数基本一致，所以在没有孔隙分布的情况下，孔隙分布的分维和进气值可以通过土壤水分特征曲线来确定。但是填筑黄土体的压实度不均一，逐个测试非饱和黄土体的非饱和渗透参数工作量很大。研究土壤分形的目的是根据黄土的分形来表征土壤水力特征参数，但实际工作中由于黄土颗粒小、具有是湿陷性，测定黄土的孔隙分布有一定的难度，并且存在一定的不确定性。

综上所述，现有技术中，存在黄土体非饱和渗透参数获取困难，且精确度低的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种高效黄土体非饱和渗透参数获取方法，用以解决现有技术中存在黄土体非饱和渗透参数获取困难，且精确度低的问题。

本发明实施例提供一种高效黄土体非饱和渗透参数获取方法，包括：

确定不同干密度下黄土体非饱和渗透参数的变化规律；其中，所述变化规律，包括：不同干密度下黄土体的孔隙分维近似，以及不同干密度下黄土体的进气值随干密度呈线性增加关系；

将黄土体的颗粒体积分维和黄土体的孔隙分维进行对比分析，确定黄土体的颗粒体积分维和孔隙分维之间的关系；其中，所述黄土体的颗粒体积分维和孔隙分维之间的关系，包括：黄土体的孔隙分维可以用黄土体的颗粒体积分维代替；

根据黄土体的颗粒体积分维和孔隙分维之间的关系，采用黄土体的颗粒体积分维代替黄土体的孔隙分维，确定黄土体非饱和渗透参数-黄土体的孔隙分维；

对不同干密度下黄土体的进气值与干密度的线性增加关系进行拟合，得到进气值关于干密度的公式；

根据进气值关于干密度的公式，确定黄土体非饱和渗透参数-进气值。

进一步地，所述确定不同干密度下黄土体非饱和渗透参数的变化规律，包括：