一维稳态流非饱和土渗透系数垂直分布模型及其线性简化

渗透系数是控制地下水流动的重要参数,对渗透系数的空间分布规律进行研究具有重要的意义。基于Gardner模型获取了一维稳态流非饱和土渗透系数沿垂直分布模型,该模型用指数函数描述,受饱和渗透系数和无量纲的深度与流动率等因素的控制;该模型表明一维稳态流条件下均质典型土类的渗透系数其沿垂直方向变化趋势主要受比流量与饱和渗流系数的负数值二者之间的相对大小影响。分别采用泰勒级数方法和以地下水位处及地表处的渗透系数作为控制条件方法对一维稳态流非饱和土渗透系数沿垂直分布模型进行线性近似简化。采用泰勒级数方法获取的简化模型其计算误差随无量纲的深度增大而增大。简化后的模型具有形式简单、参数少等特点。通过算例对比简化模型与原模型的差异,计算结果表明:采用以地下水位处及地表处的渗透系数作为控制条件的方法进行线性近似简化的模型计算误差比采用泰勒级数方法获得的线性近似简化模型的计算误差小。

一维稳态流下非饱和土静止土压力系数的铅直分布

对一维稳态流下非饱和土静止土压力系数铅直分布开展研究,根据非饱和土上覆应力微分方程,推导一维稳态流条件下土的重度和上覆应力铅直分布表达式,并基于此对非饱和土静止土压力系数铅直分布表达式进行修正。研究结果表明:重度的铅直分布函数近似呈幂函数;上覆应力的铅直分布函数为一线性函数和一定积分函数的叠加;修正后静止土压力系数表明该系数除了受土的物理性质影响之外,还与流动条件有关。最后通过算例计算和分析在不同流动方向和比流量情况下均质非饱和黄土层内土的重度、上覆应力和静止土压力系数的铅直分布。算例的结果表明:非饱和黄土层内土的重度铅直分布规律对流动方向和比流量的变化敏感,土的重度在入渗条件下最大,静水条件下次之,蒸发条件下最小;入渗条件下土的重度随比流量的增大而增大;蒸发条件下,则相反;上覆应力沿铅直方向近似呈线性分布;静止土压力系数在入渗条件最大,静水条件次之,蒸发条件最小;入渗条件下静止土压力系数随比流量的增大而增大;蒸发条件下,则相反。

一维稳态流下非饱和土有效应力参数及吸应力铅直分布理论解

为研究考虑源汇项的一维稳态流下非饱和土有效应力参数和吸应力铅直分布,依据Vanapalli和Fredlund有效应力参数,推导有效应力参数及吸应力铅直分布理论解,并与无源汇项时的理论解对比验证;计算并分析典型土类有效应力参数及吸应力铅直分布规律。结果表明:源汇项为非0常数时,土层水力参数、水文参数等控制有效应力参数和吸应力铅直分布。随距地下水位高度增大,非饱和砂土、粉土和黏土有效应力参数呈递减趋势;砂土吸应力呈先增、后减趋势;黏土吸应力呈增大趋势;蒸发条件下,非饱和粉土吸应力呈先增、后减趋势;入渗条件下,呈增大趋势。