基于土水特征曲线预测多孔介质毛细上升过程  被引量:10

PREDICTION OF CAPILLARY RISE IN POROUS MEDIA BASED ON SOIL WATER CHARACTERISTIC CURVE

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作  者:杜红普[1,2] 刘波[1] 王华军[2] 齐承英[2] 

机构地区:[1]河北工业大学土木工程学院,天津300401 [2]河北工业大学能源与环境工程学院,天津300401

出  处:《工程地质学报》2013年第3期345-350,共6页Journal of Engineering Geology

基  金:国家自然科学基金(50906020)

摘  要:多孔介质中毛细吸力作为其重要物性参数,有着重要的工程应用背景。本文结合Gardner模型的土水特征曲线和Micro-CT(Micro computerized tomography)断层扫描仪获取的多孔介质的结构形态参数,根据吸力和饱和度的拟合关系,建立了一维非饱和毛细上升模型。同时,采用有限差分方法对多孔介质非饱和毛细水上升模型进行非稳态求解,获取不同时刻湿度场和毛细吸力的分布情况,并给出了一种量化多孔介质毛细上升过程的理论方法。为验证该方法的有效性,本文在室内以窄筛分洗砂作为研究对象,通过室内试验测定其毛细吸渗上升过程及稳定时的湿度分布。结果证实,模拟结果和实测结果整体上具有较高的吻合性。本文提出的多孔介质毛细上升的预测方法具有可行性,可用于预测砂土的毛细水上升高度和湿度场的分布状态。Capillary suction is one of the vital physical parameters to porous media and has been widely concerned in engineering practice. This paper combines the Gardner soil-water characteristic curve model and the structure pa- rameters obtained by Miero-CT tomography at first. The unsaturated capillary rise model and a specific quantifica- tion for capillary rise in the porous media are then developed using the fitting relationship between suction and satu- ration and the finite difference method. Furthermore, laboratory experiments are carried out to confirm the availabil- ity of the model, where the narrow sub-washed sand is chosen as object. Parameters of the capillary rise process and the stable distribution of moisture are measured actually. Results indicate that a good agreement is presented between test and theoretical values. The proposed theory is feasible to predict the capillary rise and the moisture distribution of sand.

关 键 词:多孔介质 毛细水上升 土水特征曲线 微CT断层扫描 Gardner模型 

分 类 号:TK521[动力工程及工程热物理—热能工程]

 

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