[发明专利]一种计算后峰型雨水入渗作用下均质地基基质吸力的方法

摘要

本发明公开了一种计算后峰型雨水入渗作用下均质地基基质吸力的方法，包括如下步骤：确定均质地基初始基质吸力分布状态；计算后峰型雨水入渗过程地基瞬态非饱和渗透系数；计算后峰型雨水入渗过程地基基质吸力。本发明基于非饱和渗流控制方程，通过拉普拉斯变换，获得了深部存在地下水、表面遭遇后峰型雨水入渗作用的均质地基非饱和渗透系数和基质吸力的解析解，为快速获得地基基质吸力大小提供了方便快捷的计算方法。本发明可直观揭示后峰型雨水入渗过程地基基质吸力随降雨历时的非线性演化特性，为雨季地基非饱和力学性能评价和地基防灾减灾提供技术支撑。

主权项

1.一种计算后峰型雨水入渗作用下均质地基基质吸力的方法，其特征在于，基于非饱和渗流控制方程，通过拉普拉斯变换，获得了深部存在地下水、表面遭遇后峰型雨水入渗作用的均质地基非饱和渗透系数和基质吸力的解析解，为快速获得地基基质吸力大小提供了方便快捷的计算方法，所述方法步骤如下：（1）确定地基初始基质吸力分布状态：对深部存在地下水的均质地基，将前期等雨强q_A入渗形成的稳定渗流场对应的基质吸力分布作为地基初始状态，对应的基质吸力计算公式为：                        （1）式中：h_m为z处基质吸力，cm；β为去饱和系数，/cm；h₀为地下水位处的基质吸力值，通常h₀取0cm；z为研究点相对地下水位的位置，cm；k_s为饱和渗透系数，cm/h；（2）计算后峰型雨水入渗过程地基瞬态非饱和渗透系数：对深部存在地下水的均质地基，基于非饱和渗流方程，以后峰型降雨的雨强q_B=at+q₀为雨水入渗边界，通过拉普拉斯变换，得到了后峰型雨水入渗作用下地基非饱和渗透系数解析解，并用于计算地基瞬态非饱和渗透系数，公式如下：    （2）式中：q₀为后峰型降雨的起始雨强，cm/h；a为雨强变化系数，大于0，cm/h²；t为降雨历时，h；l为地下水位与地表距离，cm；θ_r为残余体积含水量，cm³/cm³；θ_s为饱和体积含水量，cm³/cm³；λ_n为特征方程tan(λL)+2λ=0第n个根，n=1、2、3……；；；其他参数意义同上；（3）计算后峰型雨水入渗过程地基基质吸力：由式（2）获得的地基非饱和渗透系数求得对应的地基基质吸力解析解，并用于基质吸力计算，公式如下：                                                     （3）式中：参数意义同上。