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1.
均匀湿颗粒材料边界滞回持水曲线的物理模型   总被引:2,自引:2,他引:0       下载免费PDF全文
非饱和土持水特性的滞回机理是土力学界的热点问题之一。将非饱和土看作“湿颗粒材料”并以“土-颗粒-系统”为视角更易认识其持水特性的滞回机理。以均匀湿颗粒材料为研究对象,用轴对称圆锥形孔隙内水分的充填和排出过程来模拟边界增、减湿过程,提出一种物理模型以描述其滞回特性的物理内涵,并利用已有文献中3种砂土和2种含黏砂土的持水试验结果验证了该模型在表征均匀湿颗粒材料边界滞回持水曲线时的有效性。该模型的优点在于不仅对同种均匀湿颗粒材料滞回的边界减、增湿持水曲线可采用同一组具有物理意义的参数模拟,而且可反映孔隙水内封闭气泡对持水曲线的影响。  相似文献   

2.
均匀湿颗粒材料边界滞回持水曲线的物理模型   总被引:1,自引:0,他引:1  
非饱和土持水特性的滞回机理是土力学界的热点问题之一。将非饱和土看作“湿颗粒材料”并以“颗粒—系统”为视角更易认识其持水特性的滞回机理。以均匀湿颗粒材料为研究对象,用轴对称圆锥形孔隙内水分的充填和排出过程来模拟边界增、减湿过程,提出一种物理模型以描述其滞回特性的物理内涵,并利用已有文献中3种砂土和2种含黏砂土的持水试验结果验证了该模型在表征均匀湿颗粒材料边界滞回持水曲线时的有效性。该模型的优点在于不仅对同种均匀湿颗粒材料滞回的边界减、增湿持水曲线可采用同一组具有物理意义的参数模拟,而且可反映孔隙水内封闭气泡对持水曲线的影响。  相似文献   

3.
高原湖相沉积粉砂土是昆明滇池地区典型的软土之一。受其颗粒级配差、黏粒含量低等特点的影响,其持水能力较弱,基质吸力的变化较大,工程结构易破坏。为研究其土水特性,本文采用滤纸法对昆明滇池区域和成都平原岷江流域的粉砂土进行了土水特征曲线的对比试验。结果表明:两种粉砂土的基质吸力对数反比于体积含水率,土水特征曲线的变化趋势基本一致,且成都平原粉砂土的持水能力优于高原湖相沉积粉砂土;同时,选取Gardner和Van—Genchten模型对试验数据进行拟合,两种土壤的土水特征曲线利用两种模型均可较好的拟合,相比较而言,可以采用三参数的Gardner模型来拟合高原湖湘粉砂土的土水特征曲线。  相似文献   

4.
颗粒级配对砂土剪切特性的影响及细观机理研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
郭鸿  陈茜 《人民长江》2017,(11):86-91
为了探索砂土颗粒级配对其剪切特性的影响,以标准砂为基本材料,制备4种不同人工级配砂进行室内直接剪切试验;同时建立了和4种人工制备砂土相同级配的离散元数值试样进行数值剪切试验。直剪试验结果表明,颗粒级配对砂土内摩擦角影响比较明显,总体表现为内摩擦角随不均匀系数的增大而增大,随曲率系数的增大而减小。离散元数值模拟表明,砂土初始级配对孔隙率、颗粒配位数以及颗粒滑动率的影响都比较显著;砂土试样的破坏是与颗粒级配有关的渐进破坏过程;剪胀系数均随d_(10),d_(30)和d_(60)的增大而先减小后增大。  相似文献   

5.
文章利用激光粒度分析法和分形理论研究了大凌河流域5种不同植被类型的土壤颗粒组成及其多重分布特征,对不同植被类型的土壤结构异质性和粒径分布非均匀性进行了详细的分析和探讨。研究表明:土壤黏粒梯级分数可与土壤多重分形参数和颗粒单分形参数呈明显的正相关性,土壤粒径分布的奇异性和非均匀性随土壤细颗粒物质体积分数的增大而增加;针阔混交林和杂木林的多重分形参数、颗粒分形维数大于果园并大于谷田和油松,防护林植被可有效提高土壤颗粒结构异质性性和质地的均匀性并增大土壤粉粒及黏粒等细粒的体积分数。  相似文献   

6.
为揭示溜砂坡抗剪强度参数与其控制因素间的内在联系,配制五种不同级配样品,计算五组样品的浑圆度、细颗粒含量、不均匀系数和曲率系数。分析控制因素对溜砂坡抗剪强度参数的影响:黏聚力和内摩擦角分别与不均匀系数、曲率系数呈正比关系;黏聚力和内摩擦角均随颗粒的浑圆度的增大而增加;黏聚力和内摩擦角均随细颗粒含量的增大而减少。并绘制出关系曲线,刻画控制因素与抗剪参数间的内在规律性。最后通过多元线性回归理论,构建出简洁、快速的溜砂坡抗剪强度参数估算模型,并通过野外取样,验证了此估算模型的准确性。  相似文献   

7.
为研究降雨入渗作用下不同细粒含量对粉砂土边坡稳定性的影响及作用机制,通过不同细粒含量粉砂土的室内直剪试验与土-水特征试验建立了细粒含量与黏聚力、内摩擦角以及土-水特征曲线间的数量关系,并结合数值分析软件GeoStudio和极限平衡法中的简化Bishop条分法对不同细粒含量粉砂土边坡进行不同降雨工况下的稳定性分析。结果发现:粉砂土的细粒含量越高,其黏聚力越大而内摩擦角先增大后减小,并且持水能力也越好;在降雨过后粉砂土边坡的安全系数较自然状态下均有所下降,细粒含量越少的下降越大;在停雨后FC15的安全系数“回升”最多。FC15和FC25的粉砂土边坡在0.15m/d暴雨过后安全系数低于1.2,边坡不安全。  相似文献   

8.
为了探究草本植物根系类型和分布对根土复合体无侧限抗压强度的影响,采用图片像素转换法确定轴根型紫花地丁、根蘖型苦荬菜和根茎型水麦冬在不同土壤深度的根系分布特征;并利用无侧限抗压试验获取3种草本植物根土复合体的应力-应变曲线,量化根土复合体的抗压强度,探究根土复合体破坏面根系参数与黏聚力增量的关系。研究结果表明,在0~8 cm土壤深度范围内,随土壤深度的增加,轴根型紫花地丁和根茎型水麦冬的根长密度RLD、根表面积密度RASD、根面积比RAR逐渐减小,而根蘖型苦荬菜的RLD、RASD、RAR出现了先增大后减小的趋势。3种草本植物根系分布特征参数的量化结果均表现为紫花地丁>水麦冬>苦荬菜。根茎型水麦冬提升土体抗压强度的能力最优,其根土复合体黏聚力增量分别是紫花地丁和苦荬菜黏聚力增量的1.42、2.6倍。3种草本植物破坏面的RLD、RASD和RAR均表现为水麦冬最大,苦荬菜最小,紫花地丁居中。苦荬菜破坏面根系参数与黏聚力增量无相关性。对于轴根型和根茎型草本植物,根土复合体破坏面的3个根系分布参数中,RAR与黏聚力增量的相关性明显高于RLD和RASD。因此,RAR可以作为预测根茎型和轴...  相似文献   

9.
土水特征曲线可以反映土中孔隙的空间分布与变化情况,利用土体的孔隙分布特征可以研究 非饱和土的持水特性和结构特性。首先通过室内压力膜仪试验,研究了非饱和黄土的土水特征曲线的 进气压力值、脱湿速率、孔径分布参数等指标与干密度、击实含水率的关系;然后基于孔径分布计算理论 和试验结果,给出了非饱和黄土的孔径分布曲线,用来评价土体内部孔径的分布情况,分析了非饱和黄 土干密度和击实含水率对土的宏细观含水状态和结构性的影响机理。结果表明:增大非饱和土的干密 度,可使孔径变小,孔隙结构分布范围变窄,土颗粒从架状结构向致密结构转换,基质吸力变化引起含水 率变化较小,持水特性提高,土体的脱湿速率变慢,进气值呈现增大趋势;而击实含水率位于最优含水率 湿测时,影响并不明显。  相似文献   

10.
对古水面板堆石坝玄武岩筑坝粗粒土堆石料进行了颗粒破碎试验。依据试验前后试样的颗粒级配曲线,研究了风化模型参数与颗粒破碎之间的关系。研究结果表明,风化模型能够很好地拟合试验前后土体的颗粒级配曲线,对于大粒径颗粒(大于5 mm)的级配拟合效果远优于分形几何模型;风化模型参数本质上反映了土体颗粒级配曲线与土体最大颗粒粒径线围成面积的大小及其分布状态;相对破碎参量Br是风化模型参数的函数,可以直接通过试验前后土体颗粒级配曲线的风化模型参数求出。  相似文献   

11.
土壤孔径分布对污染物迁移过程中弥散系数的影响   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
弥散作用主要受土体孔隙结构影响,基于孔隙结构特征对弥散作用的影响这一问题,通过压汞实验确定土样孔径分布,以水动力弥散理论为基础,以3种不同粒径组分砂土作土样,以氯化钠作为示踪剂,进行一维土柱水动力弥散和扩散实验。并由实验结果计算出各土样的机械弥散和扩散系数,得出以下结论:随着特征孔径d60或者不均匀系数Pu增大,分子扩散系数只有很小程度的增加,但机械弥散系数却有大幅度的增大,而且扩散作用在整个水动力弥散作用中所占的比例也越来越小,机械弥散受孔隙结构特征影响程度较分子扩散而言要大的多。  相似文献   

12.
颗粒级配对管涌发展的影响试验研究   总被引:1,自引:1,他引:0  
姚志雄  周健  张刚  吴波 《水利学报》2016,47(2):200-208,218
自行设计模型槽进行垂直渗流下砂土管涌试验,通过精细化量测手段获取管涌发展中土体几何、水力学参数及颗粒运动特点,研究颗粒级配对管涌发生发展的影响,揭示管涌细观机理。管涌型砂土可动颗粒本身级配影响流失颗粒最大粒径及颗粒流失量在渗流方向上的分布情况,但对最终颗粒流失量影响不大;可动颗粒含量对砂土是否发生渗透破坏及潜蚀发展过程影响密切,临界细颗粒含量及存在的自滤过程是要考虑的。通过体视显微镜,从细观尺度揭示临界细颗粒含量的砂土在管涌过程中,可能产生自滤反滤现象而使系统自稳定,进一步揭示该机制是由于砂土在复杂的水土相互作用过程中形成层间系数D15/d85值符合自稳定的级配特点所致。研究表明,对级配分布较广,缺失中间粒径的管涌型砂土,要判别砂土是否会发生渗透破坏及其临界水力梯度大小,在采用经典公式或经验曲线判断的基础上,有必要针对实际工程土体的级配特性与实际水力学条件,开展复杂水土作用过程的试验论证。  相似文献   

13.
应用冲蚀函数测定仪开展了两种重塑黏土及其砂砾含量分别为20%、40%、60%条件下的起动试验,研究了黏聚力、干密度、砂砾粒径及掺量对土体起动应力的影响。试验结果表明:纯黏性土的起动应力与黏聚力呈线性关系,但两种黏土的斜率变化较大;两种黏性土的起动应力与干密度的关系可统一用指数型表达式确定;不同砂砾含量土体的起动应力与黏性土的黏聚力、砂砾粒径和掺量有关;砂砾粒径一定时,随着掺砂砾量的增加,混合体的起动应力呈先增加后降低的趋势,而砂砾含量一定时,起动应力随着砂砾粒径的增加而增加。最后,提出了重塑黏性土-砂砾混合土体的起动应力表达式。与试验结果的对照表明,该公式可较好地对黏性土-砂砾混合体的起动应力进行预测。  相似文献   

14.
Macropores play an important role in the rapid transport of water, solutes and pollutants through the soil. Transport through these pores (>0.5 mm) is dominated by gravitational forces (i.e. matrix forces have low impact) resulting in flow rates orders of magnitude higher than rates that would be predicted, posing problems for modelling and understanding water and solute transport through soils. This study aimed to quantify the water conducting macroporosity (WCM) in a range of soils in South Africa and to develop three pedotransfer functions (PTFs) able to predict WCM. Saturated (K(s)) and unsaturated (K??) conductivities were measured in situ on 120 soil profiles using double ring and tension infiltrometers methods. Differences between K(s) and K?? in conjunction with Poiseuille's law and the capillary rise equation were used to calculate WCM. The first two multiple regression functions made use of all available soil properties influencing WCM using a 'best model' and 'backward' analysis approach respectively. The third model used only easily observable soil properties to predict the WCM. The functions were validated using a double-cross method. Results are encouraging with R2 values of 0.78, 0.74 and 0.69 for functions 1, 2 and 3 respectively.  相似文献   

15.
Soil-water distribution in homogeneous soil profiles of Yolo clay loam and Yolo sand (Typic xerorthents) irrigated from a circular source of water, was measured several times after the initiation of irrigation. The effect of trickle discharge rates and soil type on the locations of the wetting front and soil-water distribution was considered. Soil-water tension and hydraulic conductivity, as functions of soil-water content, were also measured. The theories of time-dependent, linearized infiltration from a circular source and a finite-element solution of the two-dimensional transient soil-water equation were compared with the experimental results. In general, for both soils the computer horizontal and vertical advances of the wetting front were closely related to those observed. With both theories, a better prediction of the wetting front position for the clay loam soil than for the sandy soil is shown. The calculated and measured horizontal vertical advances did not agree over long periods of time. With the linearized solution, overestimated and underestimated vertical advances for the clay and sandy soils, respectively, were shown. The finite-element model approximate in a better way the vertical advances than the linearized solution, while an opposite tendency for the horizontal advances indicated, especially in sandy soil.Notation k constant (dK/d) - K hydraulic conductivity - K 0 saturated hydraulic conductivity - J 0,J 1 Bessel functions of the first kind - h soil water tension - q Q/r 0 2 - Q discharge rate - r cylindrical coordinate; also horizontal distance in soil surface - R dimensionless quantity forr - r 0 constant pond radius - R 0 dimensionless quantity forr 0 - t time - T dimensionless quantity fort - x, y Cartesian coordinates - z vertical coordinate; also vertical distance along thez axis chosen positively downward - Z dimensionless quantity forz - empirical soil characteristic constant - dummy variable of integration - volumetric soil water content - matrix flux potential - dimensionless quantity for   相似文献   

16.
估计土壤水分特征曲线的间接方法研究进展   总被引:40,自引:4,他引:36  
刘建立  徐绍辉  刘慧 《水利学报》2004,35(2):0068-0076
土壤水分特征曲线是模拟水分和化学物质在非饱和土壤中运移的关键参数。对于一个较大范围的实际问题,由于其在空间和时间上的强烈变异性,采用直接实验大量测定通常是不可行的。作为一种替代方法,根据土壤基本性质如粒径分布、容重、有机质含量等间接估计水分特征曲线的方法在实践中证明效果是比较理想的。按照其理论基础,这些间接方法可以分为土壤转换函数、物理 _经验方法、分形方法等。本文对该领域近二十多年来的研究进展进行了综述,并对间接方法的发展前景作了展望。  相似文献   

17.
The performance of the water balance and crop growth model SIMWASER to estimate the water supply of a lawn by capillary rise from shallow ground water was investigated by using lysimeter measurements with a sandy and a clayey soil. Moreover the robustness of the model was evaluated by running it either with measured hydraulic soil parameters or with estimated pedotransfer functions (PTFs) derived from texture and bulk density. Simulations were performed for the years 1996–1998 with input data from the lysimeter station Berlin-Dahlem (Germany) for lysimeters containing undisturbed sandy or clayey soil monoliths, with groundwater at 135 cm depth. Simulated evapotranspiration and percolation/capillary rise were in good agreement with the measured data for all variants, while simulated soil water storage was acceptable only for the variants using hydraulic soil data based on laboratory measurements or using PTFs derived from known soil class and bulk density. PTFs based on mean total pore volume of the respective soil classes yielded soil water storages which were evidently too high; therefore they should be used with care and must be avoided at all in simulating the soil water balance of arid sites with shallow groundwater.  相似文献   

18.
粗粒土孔隙比及级配参数与渗透系数概率的相关性研究   总被引:6,自引:0,他引:6  
黄达  曾彬  王庆乐 《水利学报》2015,46(8):900-907
孔隙比和颗粒级配是粗粒土渗流力学特性的重要影响因素。利用Copula理论适合建立多个非独立变量间联合分布函数的优点,以渗透试验成果为数据基础,构造了反映粗粒土渗透系数k、孔隙比e、级配不均匀系数Cu和曲率系数Cc间相关关系的四维最优Archimedean Copula函数(即Nelsen No 13,四维单参数对称Archimedean Copula函数)。利用构造的最优四维Copula函数求条件概率,便可得到粗粒土渗透系数估值的保证率,或者计算在一定保证率条件下的渗透系数。通过比较渗透系数试验值与Copula函数法、Terzaghi法及Hazen法计算值,阐述了Copula理论用于粗粒土渗透参数估值的可靠性。  相似文献   

19.
The lateral stability of unlined sandbed irrigation canals is a problem in the operation and maintenance of gravity irrigation systems. This problem has been studied from the aspect of meandering thalwegs that develop in otherwise straight channels.Hydrodynamic stability analysis of two-dimensional flow in sandbed channels has been used to predice the conditions under which meandering thalwegs will develop and lead to lateral instability. The analytical study shows that, with realistic functions for hydraulic resistance and bedload transport used herein, the two parameters which determine if meandering thalwegs will develop are the discharge intensity, q and channel width W.Results of analysis are confirmed by extensive data, especially collected for this purpose from straight irrigation canals in Pakistan. This study leads to criteria for stable channel width.Notation A * coefficient, Equation (32) - B * coefficient, Equation (32) - a, b dimensionless constants, Equation (5) - C * dimensionless Chezy's coefficient - CC} dimensionless equilibrium bed material load, Equation (27) - D 50 median bed material size - d flow depth - d 0 equilibrium value of d - d perturbation in d - dd} a dimensionless dimensionless function of y - E * coefficient, Equation (32) - G * coefficient, Equation (32) - F Froude number of equilibrium flow - g acceleration of gravity - g b bed material transport rate - g b0 equilibrium value of g b - g bx,g by values of g balong x and y, respectively - H y first partial derivative of hh} with respect to y - H yy second partial derivative of hh} with respect to y - h water surface level, with reference to an arbitrary datum - h 0 equilibrium value of h  相似文献   

20.
土壤是具有自相似结构及一定分形特征的不规则复杂多孔介质,为更好地对黄河乌兰布和沙漠段不同区域入黄沙物质粒度特征进行定量表征并解析其来源,利用传统统计学和多重分形理论,研究了黄河乌兰布和沙漠不同地段土壤的粒度特征及粒径分布。结果表明:研究区土壤颗粒组成具有明显的多重分形特征,沙头对岸D_0值为0.821、D_1值为4.386,即粒径分布范围最宽且最不均匀,荒漠草原D_1值为2.970、D_1/D_0值为4.595,即粒径分布最均匀且离散程度最大;不同地段土壤粒径分布范围间存在差异,但相近地段颗粒组成类似;河道左岸由于受乌兰布和沙漠的影响,使得河道左侧的沉积物粒度变粗,其来源于沙漠的沙物质,而右侧河道几乎不受乌兰布和沙漠的影响。  相似文献   

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