基于毛细理论与孔径分布函数的土水特征曲线方程与渗透系数模型

发布时间：2017-09-06 21:42

  本文关键词：基于毛细理论与孔径分布函数的土水特征曲线方程与渗透系数模型

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【摘要】：土水特征曲线(SWCC)指土体持水状态与吸力间的关系曲线,由于非饱和土的渗透、强度、体变等力学性质均与SWCC相关,SWCC是描述非饱和土性状的重要工具。 渗透系数表示流体通过孔隙骨架的难易程度,是土体渗流计算时必须用到的一个基本参数。非饱和土中,由于空气占据了一部分孔隙,非饱和渗透系数总是小于饱和渗透系数,它是非饱和土体积含水率的函数,是一个变量。 在岩土工程实践中,只有将土水特征和非饱和渗透系数用解析表达式表达出来,才能够用于预测土体的力学与水力学行为。因此,构建合理的土水特征曲线方程与渗透系数模型是非饱和土力学研究中的重要问题。 本文基于毛细理论与统计学孔径分布理论,构建了基于指数分布的土水特征曲线方程与渗透系数模型,主要结论如下： (1)基于毛细理论,采用指数分布作为土体孔隙半径概率密度函数,构建了以饱和度为因变量,吸力为变量的单参数土水特征曲线方程,方程参数λ的倒数为孔隙半径期望值,具有明确的物理意义。数值模拟表明该模型能够有效描述砂土、粉土与黏土的土水特征,形式简单,使用方便。 (2)同为单参数模型,基于指数分布的土水特征曲线方程对砂土、粉土与黏土土水特征曲线试验数据的拟合效果均远优于Brooks-Corey模型。 (3)基于统计学孔径分布理论,将基于指数分布的土水特征曲线方程代入Burdine方程获得分别用饱和度与吸力表达的非饱和相对渗透系数方程。数值模拟表明基于指数分布的非饱和相对渗透系数方程能够较为准确地预测砂土、粉土与黏土的非饱和渗透系数。 (4)基于指数分布的土水特征曲线方程与非饱和相对渗透系数模型利用单参数λ即可同时对土水特征曲线和非饱和渗透系数进行预测。
【关键词】：毛细理论 孔径分布函数 指数分布 土水特征曲线方程 渗透系数模型
【学位授予单位】：信阳师范学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O175;O357.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-24
• 1.1 引言10-12
• 1.1.1 毛细理论10-11
• 1.1.2 孔径分布函数11
• 1.1.3 土水特征曲线方程11-12
• 1.1.4 渗透系数模型12
• 1.2 国内外研究进展12-22
• 1.2.1 孔径分布与土水特征12-20
• 1.2.2 土水特征与渗透模型20-22
• 1.3 选题背景与意义22-23
• 1.4 论文创新点23-24
• 2 土水特征曲线方程与渗透系数模型24-36
• 2.1 指数分布24
• 2.2 孔径概率密度函数与土水特征曲线方程24-31
• 2.2.1 基于指数分布的土水特征曲线方程适用性讨论26-28
• 2.2.2 基于指数分布的土水特征曲线方程与常用土水特征曲线模型的对比28-31
• 2.3 非饱和渗透系数模型31-36
• 2.3.1 基于指数分布的非饱和相对渗透系数方程预测结果32-33
• 2.3.2 基于指数分布的非饱和相对渗透系数方程适用性讨论33-36
• 3 结论36-37
• 参考文献37-39
• 致谢39

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 周葆春;孔令伟;;考虑体积变化的非饱和膨胀土土水特征[J];水利学报;2011年10期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 张雪东;土水特征曲线及其在非饱和土力学中应用的基本问题研究[D];北京交通大学;2010年

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本文编号：805618