一种利用现场浸水试验测定黄土地层基质吸力的方法技术

一种利用现场浸水试验测定黄土地层基质吸力的方法，所述方法包括以下步骤：步骤一、分别记录浸水渗透到不同地层时，相对应地层的浸水坑内的水面下降时间以及水分传感器捕捉到的浸水湿润峰达到的时间；步骤二、根据不同地层中记录的浸水渗透到不同地层的时间段内理论地层浸水下渗速率V1以及水分传感器实际捕捉到的浸水湿润峰达到的相应地层的实际地层渗透系数V2计算出不同地层的吸力水头值Hy

A method of measuring matrix suction of loess stratum by field immersion test

【技术实现步骤摘要】
一种利用现场浸水试验测定黄土地层基质吸力的方法


[0001]本专利技术涉及测定地层基质吸力
，特别涉及一种利用现场浸水试验测定黄土地层基质吸力的方法。

技术介绍

[0002]目前，在计算非饱和土的渗透系数时，通常有两种算法，一种是直接利用达西定律的简易算法，另一种是考虑土壤基质吸力水头值相对精准的算法。究其原因在于土壤基质吸力的准确测定有一定难度而且室内试验各种测定方法以及现场测定的水头值相差比较大，工程上应用有一定难度。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供一种利用现场浸水试验测定黄土地层基质吸力的方法。具体方案为：
[0004]一种利用现场浸水试验测定黄土地层基质吸力的方法，所述方法包括以下步骤：
[0005]步骤一、分别记录浸水渗透到不同地层时，相对应地层的浸水坑内的水面下降时间以及水分传感器捕捉到的浸水湿润峰达到的时间；
[0006]步骤二、根据不同地层中记录的浸水渗透到不同地层的时间段内理论地层浸水下渗速率V1以及水分传感器实际捕捉到的浸水湿润峰达到的相应地层的实际地层渗透系数V2计算出不同地层的吸力水头值Hy
x
；
[0007]步骤三、根据两个不同地层的吸力水头值Hy
x
的差值推算出不同深度地层基质吸力水头值Hy。
[0008]进一步的，地层的吸力水头值Hy
x
满足一维垂直入渗模型，其模型数学表达式为式(1)，
[0009]V＝K
×
I＝K
×
(H+ΔH+Hy
x
)/H
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0010]式中：V为入渗率；K为土的饱和渗透系数；I为水力坡度；H 为湿润峰发生深度；ΔH为积水深度；Hy
x
为湿润峰处的平均基质吸力水头值。
[0011]进一步的，所述地层的吸力水头值Hy
x
的计算方法包括以计算下步骤：
[0012]1)根据地层孔隙比e和地层饱和度Sr计算出比值B；
[0013]2)通过B分别计算出湿润峰理论深度H以及理论地层浸水下渗速率V1；
[0014]3)通过湿润峰理论深度H计算出土地饱和渗透系数K；
[0015]4)计算出水分传感器测定的实际地层渗透系数V2；
[0016]5)将计算出地层对应的土地饱和渗透系数K和水分传感器测定的实际地层渗透系数V2结合公式(1)计算出该层的吸力水头值Hy
x
。
[0017]进一步的，不同深度地层的基质吸力的计算方法为：
[0018]1)根据地层的吸力水头值Hy
x
的计算方法分别计算出上部黄土地第一层地层基质吸力水头值Hy1和第二层地层基质吸力水头值 Hy2,
[0019]2)根据第一层地层基质吸力水头值Hy1和第二层地层基质吸力水头值Hy2计算出地层基质吸力随深度的增大出现线性递减的规律，推算出不同深度地层基质吸力水头值Hy。
[0020]进一步的，所述比值B的计算公式满足(2)和(3)
[0021]B＝(1+1/e)/(1
‑
Sr)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0022]V1＝B
×
V
o
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0023]其中，e为地层孔隙比，Sr地层饱和度，V1为理论地层浸水下渗速率，V
o
为浸水坑水面下降速率。
[0024]进一步的，理论湿润峰深度H1满足公式(4)，
[0025]H1＝B
×
H0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0026]其中，H0为浸水坑水面有效下渗深度。
[0027]进一步的，水力坡度I1满足公式(5)，
[0028]水力坡度I1＝(ΔH+H1)/H
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)
[0029]结合公式(1)土地饱和渗透系数K＝V1/I，计算出该层土地饱和渗透系数K。
[0030]进一步的，所述水分传感器测定的实际地层渗透系数V2等于传感器测定的湿润峰深度除以对应的入渗时间。
[0031]进一步的，在步骤一中，水分传感器设置在同一垂直线上相邻地层的分界处。
[0032]本专利技术的有益效果在于：
[0033]本专利技术利用现场浸水试验数据对土壤基质吸力进行了计算，它不同于室内试验张力计、压力板、滤纸等各种专门测试方法而是利用浸水坑水面下降速率和水份传感器测定的浸水渗透速率计算出的地层基质吸力水头值，是黄土地层土壤基质吸力计算的一种新尝试。
[0034]下面通过实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
[0035]具体实施方式
[0036]以下结合对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描 述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0037]一种利用现场浸水试验测定黄土地层基质吸力的方法，所述方法包括以下步骤：
[0038]步骤一、分别记录浸水渗透到不同地层时，相对应地层的浸水坑内的水面下降时间以及水分传感器捕捉到的浸水湿润峰达到的时间；
[0039]步骤二、根据不同地层中记录的浸水渗透到不同地层的时间段内理论地层浸水下渗速率V1以及水分传感器实际捕捉到的浸水湿润峰达到的相应地层的实际地层渗透系数V2计算出不同地层的吸力水头值Hy
x
；
[0040]步骤三、根据两个不同地层的吸力水头值Hy
x
的差值推算出不同深度地层基质吸力水头值Hy。
[0041]本专利技术中，地层的吸力水头值Hy
x
满足一维垂直入渗模型，其模型数学表达式为式(1)，
[0042]V＝K
×
I＝K
×
(H+ΔH+Hy
x
)/H
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0043]式中：V为入渗率；K为土的饱和渗透系数；I为水力坡度；H 为湿润峰发生深度；ΔH
为积水深度；Hy
x
为湿润峰处的平均基质吸力水头值。
[0044]本专利技术中，所述地层的吸力水头值Hy
x
的计算方法包括以计算下步骤：
[0045]1)根据地层孔隙比e和地层饱和度Sr计算出比值B；
[0046]2)通过B分别计算出湿润峰理论深度H以及理论地层浸水下渗速率V1；
[0047]3)通过湿润峰理论深度H计算出对应地层的土地饱和系数K；
[0048]4)计算出水分传感器测定的实际地层渗透系数V2；
[0049]5)将计算出地层对应的土地饱和渗透系数K和水分传感器测定的地层渗透系数V2结合公式(1)计算出该层的吸力水头值Hy
x
。
[0050]本专利技术中，不同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用现场浸水试验测定黄土地层基质吸力的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一、分别记录浸水渗透到不同地层时，相对应地层的浸水坑内的水面下降时间以及水分传感器捕捉到的浸水湿润峰达到的时间；步骤二、根据不同地层中记录的浸水渗透到不同地层的时间段内理论地层浸水下渗速率V1以及水分传感器实际捕捉到的浸水湿润峰达到的相应地层的实际地层渗透系数V2计算出不同地层的吸力水头值Hy
x
；步骤三、根据两个不同地层的吸力水头值Hy
x
的差值推算出不同深度地层基质吸力水头值Hy。2.根据权利要求1所述的一种利用现场浸水试验测定黄土地层基质吸力的方法，其特征在于，地层的吸力水头值Hy
x
满足一维垂直入渗模型，其模型数学表达式为式(1)，V＝K
×
I＝K
×
(H+ΔH+Hy
x
)/H
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式中：V为入渗率；K为土地饱和渗透系数；I为水力坡度；H为湿润峰发生深度；ΔH为积水深度；Hy
x
为湿润峰处的平均基质吸力水头值。3.根据权利要求2所述的一种利用现场浸水试验测定黄土地层基质吸力的方法，其特征在于，地层的吸力水头值Hy
x
的计算方法包括以计算下步骤：1)根据地层孔隙比e和地层饱和度Sr计算出比值B；2)通过B分别计算出湿润峰理论深度H以及理论地层浸水下渗速率V1；3)通过湿润峰理论深度H计算出地层的土地饱和渗透系数K；4)计算出水分传感器测定的实际地层渗透系数V2；5)将计算出对应地层的土地饱和渗透系数K和水分传感器测定的实际地层渗透系数V2结合公式(1)计算出该层的吸力水头值Hy
x
。4.根据权利要求3所述的一种利用现场浸水试验测定黄土地层基质吸力...

【专利技术属性】
技术研发人员：南亚林，彭敏，冯亚伟，徐光耀，康强，郭东欣，
申请(专利权)人：信息产业部电子综合勘察研究院，
类型：发明
国别省市：