基于隨機(jī)場(chǎng)理論的單裂隙非飽和滲透系數(shù)研究.pdf

1、膨脹土在我國(guó)二十多個(gè)省份都有發(fā)現(xiàn)，其中主要分布在河南、廣西和湖北等省份。因?yàn)榕蛎浲劣鏊蛎浭湛s，因此它極易發(fā)育裂隙。裂隙可誘發(fā)邊坡失穩(wěn)、基坑坍塌等工程事故。其主要原因是裂隙的存在使得降雨入滲，造成承載力降低。為了給工程設(shè)計(jì)和地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估提供良好的依據(jù)，對(duì)于土體抑或巖體中裂隙的水力特性進(jìn)行研究是很有必要的。
　　裂隙的非飽和水力特性主要包括持水曲線和滲透系數(shù)曲線兩部分。本文主要從理論分析和試驗(yàn)量測(cè)兩個(gè)方面對(duì)單裂隙飽和-非飽和滲透

2、系數(shù)進(jìn)行了深入的研究，同時(shí)也發(fā)展了一種考慮圈閉效應(yīng)的數(shù)值方法。
　　數(shù)值方法方面，運(yùn)用隨機(jī)場(chǎng)數(shù)據(jù)生成方法生成服從一定隨機(jī)場(chǎng)參數(shù)的裂隙開度數(shù)據(jù)，然后利用毛細(xì)定律并考慮圈閉效應(yīng)，得到了隨機(jī)單裂隙的持水曲線和滲透系數(shù)曲線。并將程序得到的持水曲線與相同開度分布參數(shù)的單裂隙試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，對(duì)比發(fā)現(xiàn)圈閉效應(yīng)較好的解釋了試驗(yàn)得到的持水曲線有較大殘余含水量的問(wèn)題。
　　理論分析方面，建立了裂隙開度的隨機(jī)場(chǎng)模型；并求解了隨機(jī)單裂隙飽和-非

3、飽和滲透系數(shù)的上限解和下限解；同時(shí)研究了裂隙開度分布隨機(jī)場(chǎng)參數(shù)對(duì)單裂隙滲透系數(shù)的影響。研究發(fā)現(xiàn)單裂隙飽和滲透系數(shù)在兩種極限工況條件下都受裂隙開度均值的影響最大；兩種工況條件下滲透系數(shù)開始出現(xiàn)下降時(shí)對(duì)應(yīng)的基質(zhì)吸力都取決于裂隙所能取得的最大開度值；裂隙離散尺寸越大，滲透系數(shù)下降段的斜率越大。
　　試驗(yàn)儀器方面，研制了進(jìn)氣值較高、滲透系數(shù)較大的新型毛細(xì)柵欄。該毛細(xì)柵欄的飽和滲透系數(shù)為1.80×10-3m/s，進(jìn)氣值為0.55 kPa。<