[发明专利]一种非饱和土相对渗透系数的计算方法

摘要

本发明公开一种非饱和土相对渗透系数的计算方法，该方法包括针对某一类型的土样，选定某初始孔隙比为参考状态，利用该参考状态下的土水特征曲线(SWCC)标定出van Genuchten SWCC方程参数a₁，b₁；再利用该类型土样在初始孔隙比为时的土水特征曲线，标定出参数ζ；基于标定出的参数a₁，b₁，ζ，可预测出该类型土样在任意初始孔隙比e₀条件下的土水特征曲线；基于e₀条件下的土水特征曲线，再次拟合出其相应的van Genuchten SWCC方程参数a₂，b₂，并代入本发明关系式进行计算，即可得出相应的非饱和土相对渗透系数值k_r。采用本发明所述技术方案可有效克服在实验直接测定渗透系数上的难度，从而降低人力、物力及时间上的消耗，同时大幅度减小实际工程中的工作量，有效提高工作进度。

主权项

一种非饱和土相对渗透系数的计算方法，其特征在于：该方法包括S1、确定待测土样类型，选定初始空隙比作为参考状态；S2、利用方程求得参考状态下的每个饱和度对应的吸力值$s_e^{\mathrm{ref}}=a_1{(S_e^{\frac{b_1}{1-b_1}}-1)}^{\frac{1}{b_1}};$S3、根据数值分析法，利用公式$\frac{(S_e-S_e^{\mathrm{ref}})}{6}[f\left(S_e^{\mathrm{ref}}\right)+4f\left(\frac{S_e^{\mathrm{ref}}+S_e}{2}\right)+f\left(S_e\right)]\≈\ln \frac{e^{\mathrm{ref}}}{e},$其中，f(x)＝[x(1‑x)^ζ]^‑1，0≤ζ≤1，和参考状态下的饱和度求得当前状态的饱和度S_e值，并获得(s^ref,S_e)曲线图；S4、根据当前状态下的试验点和(s^ref,S_e)曲线图比较，对参数ζ进行优化，获得最优参数ζ；S5、保持参考状态不变，将最优参数ζ代入步骤S3中的公式，求得待测土样在任意初始孔隙比e₀条件下所对应的土水特征曲线，利用该曲线标定出该条件下$s=a{(S_e^{\frac{b}{1-b}}-1)}^{\frac{1}{b}}$中的参数a和b的值；S6、将步骤S5中标定出的参数a₂和b₂的值代入公式$k_r={[1+{\left(\frac{s}{a_2}\right)}^{b_2}]}^{(1-b_2)/2b_2}{\{1-{[1-{(1+{\left(\frac{s}{a_2}\right)}^{b_2})}^{-1}]}^{1-\frac{1}{b_2}}\}}^2$中，计算得出任意吸力值s时，该土样的相对渗透系数值。