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时间:2020-03-23
《基于土水特征曲线预测多孔介质毛细上升过程.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1004-9665/2013/21(3)一0345-06基于土水特征曲线预测多孔介质毛细上升过程杜红普①②刘波①王华军②齐承英②(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)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(Microcomputerizedtomography)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
2、,采用有限差分方法对多孑L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。本文提出的多孑L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。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模型中图分类号:TK521文献标识码:APREDICTIoNoFCAPILLARYRISEIN
3、PoRoUSMEDIABASEDoNSoILWATERCHARACTERISTICCURVEDUH0ngpu①②LIUBo①WANGHuajun②QIChengying②(@SchoolofCivilEngineering,HebeiUniversityofTechnology,Tianfin300401)(@SchoolofEnergyandEnvironmentEngineering,HebeiUn~enityofTechnology,Tianjin300401)AbstractCapillarysuctionisoneofthevitalphysicalparam
4、eterstoporousmediaandhasbeenwidelyconcernedinengineeringpractice.ThispapercombinestheGardnersoil—watercharacteristiccurvemodelandthestructurepa—rametersobtainedbyMicro—CTtomographyatfirst.Theunsaturatedcapillaryrisemodelandaspecificquantifica—tionforcapillaryriseintheporousmediaarethende
5、velopedusingthefittingrelationshipbetweensuctionandsatu—rationandthefinitedifferencemethod.Furthermore,laboratoryexperimentsareca~iedouttoCODfi13Tltheavailabil—ityofthemodel,wherethenarrowsub—washedsandischosenasobject.Parametersofthecapillaryriseprocessandthestabledistributionofmoisture
6、aremeasuredactually.Resultsindicatethatagoodagreementispresentedbetweentestandtheoreticalvalues.Theproposedtheoryisfeasibletopredictthecapillaryriseandthemoisturedistributionofsand.KeywordsPorousmedia,Capillaryrise,Soilwatercharacteristiccurve,Micro-CTtomography,Gardnermodel收稿日期:2012—08—
7、2O;收到修改稿日期:2012—10—12.基金项目:国家自然科学基金(50906020).第一作者简介:杜红普,主要从事可再生能源浅层地热研究.Email:d_hongpu@163.toniJournalofEngineeringGeology工程地质学报2013细上升高度的定量化模型。同时,为验证模型的有1引言效性,开展相应的室内毛细上升试验,选择窄筛分洗砂为研究对象,以忽略细小尘粒、杂质等额外水势的多孑L介质中均存在毛细上升现象,其内部两相影响,试验过程中观测相应的毛细上升高度和湿度流动,不论是对介质本身还是多相流系统,都有着广分布
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