[发明专利]一种黄土浸水孔隙变化影响下的渗流特性的分析方法

说明书

一种黄土浸水孔隙变化影响下的渗流特性的分析方法，通过引入压缩因子和平移因子表征孔隙变形对黄土孔隙函数的影响，建立了孔隙指标对土水特征曲线的影响关系，结合Brooks和Corey建议的渗透系数间接预测方法推导了孔隙变形对非饱和黄土渗透系数影响方程；对所建立的模型进行参数标定，进行不同孔隙变形条件下黄土渗透系数的预测；本发明应用简单，只需通过一组数据即可预测不同孔隙条件下黄土的渗透特性，实现了黄土浸水过程中渗流参数变化规律预测，大大减轻试验工作量，预测结果可靠性高，具有较好的实际应用效果。

技术领域

本发明属于黄土力学参数测定技术领域，具体涉及一种黄土浸水孔隙变化影响下的渗流特性的分析方法。

背景技术

渗流特性是土体介质的一个重要性质，在工程渗流分析中，常常需要首先确实土体的渗流特性参数，如何准确确定土体的渗流特性参数对工程可靠性分析具有重要意义。目前土体渗流特性参数可以通过试验的方法来进行测量，试验又分为现场渗透试验和室内渗透试验，试验虽然能较为准确的确定土体的渗透特性参数，但试验存在其弊端，无论是室内试验还是现场试验，对于一组试验均需要很长时间的测试，如果土样太多，则需要更多的时间，浪费大量的人力物力。

尤其是对于具有大孔隙性的黄土，黄土浸水后孔隙结构改变明显，其渗透特性也随之改变，这种变化是很难通过试验测试得到的，此外，黄土浸水过程引起的渗流特性改变是具有不确定性的，而试验仅仅能测试已知孔隙条件下土样的渗流参数，目前孔隙结构改变后黄土的渗流特性参数目前仍没有较好的分析方法。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提出一种黄土浸水孔隙变化影响下的渗流特性的分析方法，能够通过建立渗流分析模型，通过一组天然黄土的试验数据对模型进行标定参数，然后预测不同浸水孔隙变化条件下黄土的流透特性，简便实用，大大减轻试验工作量，同时可预测任意浸水孔隙变化下的渗流特性，预测结果可靠性高。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种黄土浸水孔隙变化影响下的渗流特性的分析方法，具体包括以下步骤：

步骤一、引入孔隙参数，建立考虑黄土浸水孔隙变形的持水特性分析模型；

步骤二、选择Brooks和Corey给出的土水特征曲线与渗透特性参数的关系式，推导不同孔隙条件下黄土的渗流参数公式，形成渗流分析模型；

步骤三、采用天然原状土体，开展渗透特性参数测试，对渗透特性参数公式参数进行标定；

步骤四、采用天然孔隙状态的模型标定参数，进行不同孔隙条件下黄土的渗流参数进行预测。

所述步骤一的具体方法为：

1.1：现场取得黄土试样，分别测定含水率w、密度ρ及土粒比重Gs，然后换算得到孔隙比：

其中：ρw是4℃时水的密度；

1.2：对多个黄土试样分别进行30％、50％、70％和90％饱和度的浸水，并采用第1.1步的方法分别测定其30％、50％、70％和90％饱和度状态下的孔隙比，同时采用SEM手段观测其微观结构，分析上述不同浸水状态下黄土试样微观孔隙结构变化规律，确定浸水孔隙变化条件下黄土试样孔隙分布函数的变化规律：

其中：r为孔隙半径，土中孔隙半径全部位于最小半径r_min和最大半径r_max之间；

1.3：根据第1.2步中确定的不同浸水条件下黄土试样孔隙分布函数的变化规律，确定黄土浸水不会改变孔隙分布函数的整体性状，只改变孔隙分布函数的位置和大小；