基于土水特征曲线预测多孔介质毛细上升过程.pdf

《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