分析非饱和渗流的几个基本问题

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1、第28卷第2期岩土工程学报Vol.28No.22006年2月ChineseJournalofGeotechnicalEngineeringFeb.,2006浅谈非饱和渗流的几个基本问题1,2222朱伟，程南军，陈学东，赵仲辉(1.河海大学环境科学与工程学院，江苏南京210098；2.河海大学岩土工程研究所，江苏南京210098)摘要：立足于非饱和渗流问题的研究现状和应用需求，对4个常见的非饱和渗流基本问题进行了论述：①非饱和渗流及其数值模拟理论；②非饱和降雨入渗及其模拟中的问题；③初始水分量及其考虑；④土的非饱和渗透特性以

2、及对渗流计算结果的影响。通过多个计算实例的比较分析，充分明确了这几个基本问题对非饱和渗流数值模拟所带来的重要影响。为了更加精确地进行渗流计算，更加符合实际地解决非饱和渗流问题，在普遍重视数值方法的现状下，提出应该更加重视非饱和渗流基本问题试验研究的观点。关键词：非饱和渗流；降雨入渗；初始水分量中图分类号：TU411文献标识码：A文章编号：1000–4548(2006)02–0235–06作者简介：朱伟(1962–)，男，博士，教授，博士生导师，主要从事环境岩土工程和环境工程方面的研究。Somefundamentalprob

3、lemsofunsaturatedseepage1,2222ZHUWei，CHENGNan-jun，CHENXue-dong，CHIUCF(1.CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,HohaiUniveristy,Nanjing210098,China;2.GeotechnicalResearchInstitute,HohaiUniversity,Nanjing210098,China)Abstract:Basedonthecurrentresearchstudiesand

4、needsinengineering,presentedanddiscussedthefollowingfourfundamentalproblemsofunsaturatedseepagewere:①numericalmodelingtheories,②modelingofrainfallinfiltration,③initialwatercontentand④hydraulicconductivityanditseffectonthenumericalsimulation.Theresultsofseveralsimu

5、lationswerepresentedtodemonstratetheimportanceoftheseissuesonthenumericalmodelingofunsaturatedseepage.Itwassuggestedthatmoreattentionshouldbepaidtotheexperimentalstudyinordertoachievemoreaccuratepredictionsandtomeettheneedsofthepracticalproblems.Keywords:unsaturat

6、edinfiltration;rainfallinfiltration;initialmoisturecontent0前言研究。在这两种研究中，水分变化的研究是因，力学经典岩土力学的理论基本上是在土体饱和的前性质变化的研究是果，两者的结合是解决非饱和土力提下构建的，而我们越来越多地遇到很多非饱和土的学问题的必然。问题。降雨后坡面的滑动破坏，堤防在雨水、洪水渗研究非饱和态变化的问题也就是非饱和渗流的透作用下发生的破坏，污染物质在土体中的迁移转化问题，包含着非饱和状态下水分的赋存和运动规律。等等都是土在非饱和状态下的力学性质和

7、力学行为基本理论一般采用建立在广义达西定律和质量守恒[1]问题。在岩土力学日益成熟的今天，关于非饱和土的定律的基本方程，也就是1931年Richards提出的非研究水平与解决实际工程问题的需求仍有较大的差饱和渗流方程。70年代左右，非饱和渗流以解析解的[2,3,5]距。研究为主。80年代开始，随着计算机技术的普及从工程应用的角度，我们较为关心的是非饱和状非饱和渗流数值解法的研究非常活跃，Neuman的研[4,5]态下土具有什么样的力学性质。问题在于非饱和状态究代表了非饱和渗流计算的主流趋势。从90年代不是一个恒态问题，它是

8、一个变态问题，也就是说非开始，国外认识到正确确定非饱和土的渗透特性对于饱和状态本身也是随着孔隙内水分的多少而变化的，数值解的精度提高有着重要的作用，注重于非饱和土同一种土在不同的非饱和状态会表现出完全不同的渗透特性研究的趋势逐渐形成。力学性质。因此，关于非饱和土的研究可以分为两种，结合非饱和渗流研究中经