一种砂卵石土渗透系数修正方法技术

本发明专利技术提供了一种砂卵石土渗透系数修正方法，包括步骤

【技术实现步骤摘要】
一种砂卵石土渗透系数修正方法


[0001]本专利技术涉及岩土工程与防灾减灾工程
，具体涉及一种砂卵石土渗透系数修正方法
。

技术介绍

[0002]目前，土力学理论仍然不能准确描述介于均质土和碎裂岩体之间的砂卵石土的性质
。
砂卵石土是一种典型的非均质多孔材料，其渗透系数受高渗透性粗粒卵石和低渗透性土壤的渗透系数限制
。
虽然土壤渗透系数可以通过实验室实验的基础达西定律来计算，但确定砂卵石土的渗透系数具有挑战性，主要是因为取样困难，难以进行常规室内试验和数值模拟，大型渗漏实验的高成本和低精度，以及由于实验中的数值大量分散，对规律性的理解存在不确定性
。
[0003]近年来，虽然，有研究人员通过粗粒骨料含量
、
黏土含量和压实程度对渗透系数和渗流稳定性影响进行研究，并根据试验数据推导出能够计算渗透系数的经验公式，用于作为渗透系数评价和渗透稳定性评价的参考
。
但是，该经验公式是依据土壤和岩体为研究对象得到的，并非砂卵石土
。
因此，若单依靠该经验公式得到砂卵石土渗透系数，则其精度还有待提高
。
[0004]综上所述，急需一种砂卵石土渗透系数修正方法以解决现有技术中依靠经验公式获得砂卵石土渗透系数精度低的问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供一种砂卵石土渗透系数修正方法，具体技术方案如下：
[0006]一种砂卵石土渗透系数修正方法，所述砂卵石土被假定由细粒砂土和粗粒卵石混合构成的；所述砂卵石土渗透系数修正方法包括：
[0007]步骤
S1、
在沿渗流方向上，构建砂卵石土的并联渗流模型，并计算并联渗流模型的渗透系数
K
F
‑
C(P)
；
[0008]在垂直渗流方向上，构建砂卵石土的串联渗流模型，并计算串联渗流模型的渗透系数
K
F
‑
C(S)
；
[0009]步骤
S2、
假设串联渗流模型和并联渗流模型中的粗粒卵石的质量含量相同
、
细粒砂土的质量含量相同，构建砂卵石土的串并联混合渗流模型，并计算串并联混合渗流模型的渗透系数
K
F
‑
C(SP)
；
[0010]步骤
S3、
对串并联混合渗流模型的渗透系数
K
F
‑
C(SP)
进行修正，获得修正后的砂卵石土的渗透系数
K
F
‑
CM(SP)
。
[0011]可选的，在步骤
S1
中，将砂卵石土中的所有细粒砂土组合成砂土层，将砂卵石土中的所有粗粒卵石组合成卵石层；
[0012]在砂卵石土的并联渗流模型中，所述砂土层和所述卵石层沿渗流方向并列设置；
[0013]在砂卵石土的串联渗流模型中，所述砂土层和所述卵石层垂直渗流方向并列设
置
。
[0014]可选的，所述并联渗流模型的渗透系数
K
F
‑
C(P)
采用式
(1)
表达：
[0015]K
F
‑
C(P)
＝
C
F
K
F
+C
C
K
C
ꢀꢀꢀ
(1)
；
[0016]所述串联渗流模型的渗透系数
K
F
‑
C(S)
采用式
(2)
表达：
[0017][0018]在式
(1)
‑
(2)
中，
K
F
表示细粒砂土的渗透系数；
K
C
表示粗粒卵石的渗透系数；
C
F
表示细粒砂土在砂卵石土中所占的体积分数；
C
C
表示粗粒卵石在砂卵石土中所占的体积分数
。
[0019]可选的，在步骤
S2
中，所述串并联混合渗流模型为所述串联渗流模型与所述并联渗流模型组合的渗流模型；
[0020]所述串并联混合渗流模型的渗透系数
K
F
‑
C(SP)
采用式
(3)
表达：
[0021]K
F
‑
C(SP)
＝
α
K
F
‑
C(S)
+(1
‑
α
)K
F
‑
C(P)
ꢀꢀꢀ
(3)
；
[0022]其中，
α
为砂卵石土渗流结构因子，表示所述串联渗流模型在所述串并联混合渗流模型中所占的结构比例
。
[0023]可选的，在步骤
S3
中，采用
Kozeny
‑
Carman
模型对串并联混合渗流模型的渗透系数
K
F
‑
C(SP)
进行修正，在
Kozeny
‑
Carman
模型中的渗透系数
K
F
‑
C
采用式
(4)
表达：
[0024][0025]在式
(4)
中，
n
表示
Kozeny
‑
Carman
模型的孔隙率；
i
表示
Kozeny
‑
Carman
模型的第
i
级级配；
d
i
表示
i
级平均粒径；
f(d
i
)
表示
d
i
颗粒级配的函数；
[0026]在串并联混合渗流模型中的孔隙率
n
F
‑
C
，将
n
F
‑
C
代入式
(4)
得到式
(5)
：
[0027][0028]将串并联混合渗流模型中的所有砂土层和卵石层相互混匀得到修正渗流模型，并测出修正渗流模型的孔隙率
n
F
‑
CM
，将
n
F
‑
CM
代入式
(4)
得到式
(6)
：
[0029][0030]将式
(6)
与式
(5)
相比，得到式
(7)
：
[0031][0032]采用式
(7)
获得修正后的砂卵石土的渗透本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种砂卵石土渗透系数修正方法，其特征在于，所述砂卵石土被假定由细粒砂土和粗粒卵石混合构成的；所述砂卵石土渗透系数修正方法包括：步骤
S1、
在沿渗流方向上，构建砂卵石土的并联渗流模型，并计算并联渗流模型的渗透系数
K
F
‑
C(P)
；在垂直渗流方向上，构建砂卵石土的串联渗流模型，并计算串联渗流模型的渗透系数
K
F
‑
C(S)
；步骤
S2、
假设串联渗流模型和并联渗流模型中的粗粒卵石的质量含量相同
、
细粒砂土的质量含量相同，构建砂卵石土的串并联混合渗流模型，并计算串并联混合渗流模型的渗透系数
K
F
‑
C(SP)
；步骤
S3、
对串并联混合渗流模型的渗透系数
K
F
‑
C(SP)
进行修正，获得修正后的砂卵石土的渗透系数
K
F
‑
CM(SP)
。2.
根据权利要求1所述的砂卵石土渗透系数修正方法，其特征在于，在步骤
S1
中，将砂卵石土中的所有细粒砂土组合成砂土层，将砂卵石土中的所有粗粒卵石组合成卵石层；在砂卵石土的并联渗流模型中，所述砂土层和所述卵石层沿渗流方向并列设置；在砂卵石土的串联渗流模型中，所述砂土层和所述卵石层垂直渗流方向并列设置
。3.
根据权利要求2所述的砂卵石土渗透系数修正方法，其特征在于，所述并联渗流模型的渗透系数
K
F
‑
C(P)
采用式
(1)
表达：
K
F
‑
C(P)
＝
C
F
K
F
+C
C
K
C (1)
；所述串联渗流模型的渗透系数
K
F
‑
C(S)
采用式
(2)
表达：在式
(1)
‑
(2)
中，
K
F
表示细粒砂土的渗透系数；
K
C
表示粗粒卵石的渗透系数；
C
F
表示细粒砂土在砂卵石土中所占的体积分数；
C
C
表示粗粒卵石在砂卵石土中所占的体积分数
。4.
根据权利要求3所述的砂卵石土渗透系数修正方法，其特征在于，在步骤
S2
中，所述串并联混合渗流模型为所述串联渗流模型与所述并联渗流模型组合的渗流模型；所述串并联混合渗流模型的渗透系数
K
F
‑
C(SP)
采用式
(3)
表达：
K
F
‑
C(SP)
＝
α
K
F
‑
C(S)
+(1<...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵刚，周中，赵南杰，杨豪，邓琳，刘雨贤，李振潇，曾耀果，
申请(专利权)人：中南大学长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：