[发明专利]基于土体电导性能的土质滑坡基质吸力测试方法及系统

权利要求书

1.一种基于土体电导性能的土质滑坡基质吸力测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立基于土体电导性能的非饱和残积土基质吸力测量方法：

式中，σ为土体电导率，σ_s为饱和土体电导率，ψ为基质吸力，α、β为拟合参数，p为饱和度指数；

2)获取通过室内土坡降雨实验测得的非饱和土电导率-含水率曲线实测数据；

3)获取通过室内土坡降雨实验测得的非饱和土含水率-基质吸力曲线实测数据；

4)将步骤2)测得的非饱和土电导率数据和步骤3)测得的非饱和土基质吸力数据代入式(1)中进行拟合，得到饱和度指数p和拟合参数α、β；

5)将得到的饱和度指数p和拟合参数α、β代入式(1)，即得到土体的电导率-基质吸力模型；对于非饱和土体，将其电导率代入所述电导率-基质吸力模型，即求出土体基质吸力。

2.根据权利要求1所述的基于土体电导性能的土质滑坡基质吸力测试方法，其特征在于，步骤1)具体包括以下步骤：

1a)将Archie模型拓展于非饱和土，并建立土体饱和度与电阻率关系：

ρ＝aρ_wn^-mS_r^-p (2)

式中，ρ为土体电阻率，ρ_w为孔隙水电阻率，a为土性参数，m为土性参数，n为土体孔隙率，S_r为饱和度，p为饱和度指数；

1b)土的电导率是电阻率的倒数：

1c)联立式(2)、(3)得到土体饱和度-电导率关系：

式中，σ为土体电导率，σ_w为孔隙水电导率；

1d)土的体积含水率与土的饱和度之间的转换关系如下：

式中，θ为体积含水率，V_W为孔隙水体积，V为土样总体积，w为含水率，γ_d为土的干重度，γ_W为孔隙水重度；

1e)联立式(4)、(5)，将土体积含水率与土体和度密转换关系式代入土体饱和度与含水率关系，得到土体电导率-含水率模型：

1f)非饱和土中，土体吸力与体积含水率之间的关系曲线称为土-水特征曲线，采用VanGenuchten模型表示如下：

式中：θ_s和θ_r分别为饱和体积含水率与残余体积含水率；

不考虑残余含水率的影响，对VG模型修正如下：

1g)将Van Genuchten模型参数中的体积含水率参数用电导率-体积含水率公式中的电导率替换，联立式(6)、(8)，得到基质吸力和电导率之间的数学模型如下：

3.根据权利要求1所述的基于土体电导性能的土质滑坡基质吸力测试方法，其特征在于，步骤4)中，饱和度指数p和拟合参数α、β的拟合方法具体为：基于测得的非饱和土电导率数据和非饱和土基质吸力数据，以电导率作为横坐标，基质吸力作为纵坐标，绘制散点图，然后做非线性拟合，得到饱和度指数p和拟合参数α、β。

4.一种基于土体电导性能的土质滑坡基质吸力测试系统，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储于存储器上并能够被处理器运行的计算机程序指令，当处理器运行该计算机程序指令时，能够实现如权利要求1-3任一项所述的方法步骤。