一种基于流体动力学理论的非饱和土有效应力计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于流体动力学理论的非饱和土有效应力计算方法。本发明专利技术基于流体动力学理论对非饱和土的有效应力进行了基于热力学理论的分析，通过引入了化学势、自由能等概念，基于流体动力学理论从物理化学原理的角度来描述非饱和土的有效应力。与现常用的将有效应力系数视为饱和度来计算的方法相比，本发明专利技术揭示了非饱和土持水特征与有效应力系数之间的内在联系，间接地将微观孔隙结构对基质吸力的影响反映到有效应力的表达式中。若仅考虑基质吸力和饱和度相关，有效应力系数将恢复到饱和度的值，除此之外，可以通过本发明专利技术将孔隙比等影响因素考虑进来，以更加合理地预测非饱和土的有效应力和强度指标，为非饱和土相关工程应用提供理论支撑。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于岩土工程，具体涉及一种基于流体动力学理论的非饱和土有效应力计算方法。

技术介绍

1、在岩土工程领域，对土力学性质的理解与预测是确保工程安全与稳定性的基石。特别是对于土的有效应力分析，其重要性不言而喻。对于饱和土而言，其孔隙完全由水填充，当忽略土骨架的可压缩性时，terzaghi有效应力原理能够有效地描述土体在外部荷载作用下的力学响应。该原理简单明了，基于饱和土中孔隙水压力与总应力之间的直接关系，为饱和土的力学分析提供了坚实的理论基础。然而对于可压缩土（如橡胶土），需引入biot有效应力系数对terzaghi有效应力公式进行修正。

2、此外，当涉及非饱和土时，情况变得更复杂。非饱和土的孔隙中不仅含有水，还同时存在空气，形成了固-液-气三相共存的复杂体系。这种多相系统的存在，使得非饱和土的有效应力不再仅仅取决于孔隙水压力，而是受到孔隙水压力、孔隙气压力以及固-液-气交界面处液体表面张力等多重因素的共同影响。这些因素的相互作用和相互制约，使得非饱和土的有效应力确定成为一个极具挑战性的难题。

3、为了克服这一难题，土木工程界进本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于流体动力学理论的非饱和土有效应力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述基于流体动力学理论的非饱和土有效应力计算方法，其特征在于，步骤（1）中，Biot有效应力系数通过考虑骨架可压缩性的材料弹性应变能推导得出，具体为，

3.根据权利要求1所述基于流体动力学理论的非饱和土有效应力计算方法，其特征在于，步骤（2）中，通过最小势能原理得到孔隙气压力、孔隙水压力与本征基质吸力的联系，进一步推导出表观基质吸力、Bishop有效应力系数与本征基质吸力之间的具体函数关系，其中表观基质吸力与本征基质吸力的关系为：

4.根据权利要求3所述...

【技术特征摘要】

1.一种基于流体动力学理论的非饱和土有效应力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述基于流体动力学理论的非饱和土有效应力计算方法，其特征在于，步骤（1）中，biot有效应力系数通过考虑骨架可压缩性的材料弹性应变能推导得出，具体为，

3.根据权利要求1所述基于流体动力学理论的非饱和土有效应力计算方法，其特征在于，步骤（2）中，通过最小势能原理得到孔隙气压力、孔隙水压力与本征基质吸力的联系，进一步推导出表观基质吸力、bishop有效应力系数与本征基质吸力之间的具体函数关系，其中表观基质吸力与本征基质吸力的关系为：

4.根据权利要求3所述基于流体动力学理论的非饱和土有效应力计算方法，其特征在于，步骤（3）中，所述持水特征曲线的试验包括吸湿试验和脱湿试验，以获取非饱和土表观基质吸力与饱和度、重量含水量或体积含水量之间的关系。

5.根据权利要求1所述基于流体动力学理论的非...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈艳妮，陈传杲，赵朝发，魏骁，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：