[发明专利]一种基于土中水分蒸发曲线预测土-水特征曲线VG模型的方法

说明书

本发明公开了一种基于土中水分蒸发曲线预测土‑水特征曲线VG模型的方法，利用室内干燥蒸发试验获取土体在N个不同且已知初始干密度下蒸发质量含水率w₀随蒸发时间t变化的N条蒸发曲线‑在N个已知干密度下根据实验数据获取N条土‑水特征曲线‑基于经典土‑水特征曲线模型的Van Genuchten模型进行拟合得到N组拟合参数a_ec、m_ec、n_ec、a_swcc、m_swcc、n_swcc‑建立土‑水特征曲线参数的预测模型。用蒸发曲线来预测土‑水特征曲线，可以减少试验测量两者曲线的工作量，使试验难度大大降低，从而更加有效地的预测土‑水特征曲线，进而更方便的研究非饱和土工程性质。

技术领域

本发明涉及土中水分蒸发特性与非饱和土持水特性关系研究的技术领域，具体涉及一种基于土中水分蒸发曲线预测土-水特征曲线VG模型的方法。

背景技术

土体水分蒸发是含水量减小的动态过程，通过室内干燥试验，控制温度和湿度等外界环境影响因素，监测试样在干燥条件下的失水量的变化过程，获得试样的蒸发曲线。非饱和土中基质吸力与含水率之间的关系即为土-水特征曲线，对饱和土样使之饱和度逐渐减小的过程中测得的基质吸力为土-水特征曲线的干燥曲线。蒸发曲线可以反映土体宏观含水量的变化情况，土-水特征曲线可以反映土体孔隙内部水分分布的状况，二者之间必定存在一定的联系。

常用的土-水特征曲线测试方法有体积压力板测试法、张力计法、盐溶液法、滤纸法或TDR基质吸力量测法。通过试验方法可以直接测定土体的土-水特征曲线，但代价较高、耗时较长，且试验一般只能获得土体某一特定状态下的土-水特征曲线。然而在对非饱和土进行研究时，通常需要是任意变形条件下的土-水特征曲线。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种快捷、有效且经济的基于土中水分蒸发曲线预测土-水特征曲线VG模型的方法。

为实现上述目的，本发明所设计的基于土中水分蒸发曲线预测土-水特征曲线VG模型的方法，包括如下步骤：

1)利用室内干燥蒸发试验获取土体在N个不同且已知初始干密度下蒸发质量含水率w₀随蒸发时间t变化的N条蒸发曲线；

2)在N个已知干密度下根据实验数据获取N条土-水特征曲线，N个不同已知干密度与步骤1)中的N个不同已知干密度一一对应且相等；

3)基于经典土-水特征曲线模型的Van Genuchten模型对步骤1)中的蒸发曲线和步骤2)中的土-水特征曲线分别进行拟合得到N组拟合参数a_ec、m_ec、n_ec、a_swcc、m_swcc、n_swcc；

4)建立土-水特征曲线参数的预测模型

根据步骤3)中N组拟合参数a_ec、a_swcc，采用origin软件建立a_swcc对应a_ec之间的关系；同理，根据步骤3)中N组拟合参数m_ec、m_swcc，采用origin软件建立m_swcc对应m_ec之间的关系，根据步骤3)中N组拟合参数n_ec、n_swcc，采用origin软件建立n_swcc对应n_ec之间的关系，从而建立土-水特征曲线参数的预测模型，即

a_swcc对应a_ec之间的关系，

m_swcc对应m_ec之间的关系，