Abstract:
广泛存在的成层土非饱和稳态渗流的解析计算研究相对薄弱.基于达西渗流定律和土层界面的连续性条件,构建了描述非饱和成层土稳态渗流过程的数学模型.使用分离变量技术和数学归纳思想,获得了成层土同一剖面的基质吸力、有效饱和度与吸应力沿高程分布的解析表达式.基于COMSOL数值分析平台对解析算法进行了验证计算,从而实现了非饱和成层土稳态渗流过程的解析求解.而后,探讨了土层界面的存在对渗流过程的影响并开展了参数敏感度分析.分析表明:(1)相同入渗条件下相同高程处砂土的基质吸力最大,黏土最小;地表渗流速率的不同对粉土层有效饱和度分布影响最大,砂土最小.(2)黏土层中吸应力近乎线性增长,砂土的吸应力则沿高程先增大后减小;土层界面的存在会影响基质吸力沿高程的增长速率,可使有效饱和度和吸应力沿高程分布发生突变.(3)Gardner模型参数α值越小,相同高程处基质吸力值越大,饱和土渗透系数(ks值)越小,基质吸力增长速率越慢;α与ks取值越小,有效饱和度降低速率越慢;α取值越小或ks取值越大,地表处的吸应力值越大.研究成果可为诸如边坡稳定等工程地质问题提供一定的理论支撑.
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水文地质工程地质
ISSN: 1000-3665
Year: 2024
Issue: 5
Volume: 51
Page: 68-78
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