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时间:2020-03-23
《土水特征曲线(SWCC)的滞回特性模拟研究.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、JournalofEngineeringGeology工程地质学报1004-9665/2010/18(6)一0920-06土水特征曲线(SWCC)的滞回特性模拟研究张雪东①赵成刚②刘艳②蔡国庆②(①中国水利水电科学研究院岩土工程研究所北京100048)(£京交通大学土木建筑工程学院北京100044)摘要为了模拟非饱和土的水力、力学特性在多次降雨、蒸发过程中的变化特性,本文以传统域模型的基本原理为基础,推到得到了一个能够模拟SWCC滞后性的计算模型,该模型计算方法简单,易于通过程序实现,且通过与试验数据和其他模型的计算结果对比,验证了该模型的合理性,同时,这个模型可为研
2、究在复杂吸力变化状态下非饱和土的渗流特性、强度特性以及本构模型的研究打下一定的基础。关键词非饱和土土水特征曲线域模型滞回性中图分类号:TU411.2文献标识码:ASIMULATIoNANDHYSTERESISMODELFORSOIL—WATERCHARAC.TElUSTICCURVESZHANGXuedong①ZHAOChenggang②LIUYan②CAIGuoqing②((~DepartmentofC,eotechnicalEngineering;ChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearch,Belting
3、100048)((~)SchoolofCivilEngineeringandArchitecture;BeijingJiaotongUniversity,Beijing100044)AbstractThispapersimulatesthevariationlawofmechanicalandhydraulicbehaviorunsaturatedsoilsintheprocessofrepetitivelyrainingorevaporation.Itestablishesahysteresismodelonthebasisofthebasicprincipleof
4、traditionaldomainmode1.Themodelissimpleandcanbeeasilyadaptedtoprogramming.Itiscomparedtosomeexperimentaldataandotherhysteresismodels.ThereliabilityoftheproposedmodeliSvalidated.Theresultdemon—stratesitsgoodapplicabilityinpractice.Meanwhile,thismodelcanbeusedasabasisintheresearchoftheper
5、me—abilityandstrengthcharacteristic,togetherwiththeconstitutivetheoriesforunsaturatedsoils.KeywordsSoil.WaterCharacteristicCurve,SWCC,Hysteresismodel,Unsaturatedsoilmechanics特征曲线主要用于估算土的渗透系数引、强度以及1引言应力状态等一些力学和水力学特性参数。试验结果表明,土水特征曲线具有明显的滞回特性,即在土水特征曲线(SWCC)描述了土中的含水量和经过一个吸力(或含水量)变化循环后,土中含水量
6、基质吸力之间的关系⋯。在非饱和土力学中,土水(或吸力)的变化不可恢复;根据不同的基质吸收稿日期:2009—11—05;收到修改稿日期:2010—10—18.基金项目:国家自然科学基金(50778013)北京市自然科学基金(8082020),水利部公益性行业科研专项(200801133)“高心墙堆石坝安全性评价技术研究”.第一作者简介:张雪东,主要从事非饱和土方面的研究.Email:~eMo@gmail.COlll18(6)张雪东等:土水特征曲线(SWCC)的滞回特性模拟研究921咖*舡力变化历史,土水特征曲线可分为边界~曲0线和扫描)d4,d4,代表土中那些在吸力由变
7、为-d4,线,图1给出了土水特征曲线滞回圈中各种相关曲时会瞬时吸水饱和、而由变为+时会瞬时线的定义。排空的孔隙的体积占土总体积的百分比;根据定义封闭气体可知(,)≥0,而将f(,)d4,d4,在土中初始干燥曲线的含水区域D积分,即得到土的体积含水量0,即:一主(边界)干燥曲线0=J,)d4,d4,(1)D为了简化计算,Mualem引入了相似性假定],一线即认为I厂(,)可表示为两个独立的分布函数h一叶一T_一—=()和Z()的乘积,而后利用N6elH图表法确定L23含水区域的积分区间D,得到主浸润和干燥曲线的基质吸力/kPa方程分别为:图1土水特征曲
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