非饱和土的土水特征曲线研究_刘艳华

非饱和土水特征曲线模型参数反演辨识研究随着城市化进程的加快，土地利用和建设活动频繁进行，土壤水分特征曲线的研究与应用已受到广泛关注。

非饱和土水特征曲线是描述土壤水分状态的重要工具，它包括入渗、渗透性、蒸发等诸多过程，对于地下水资源管理、土地利用规划以及水文模型等方面都具有重要的意义。

本文旨在研究非饱和土水特征曲线模型参数反演辨识方法，并探究其应用。

1、非饱和土水分特性与特征曲线土壤由颗粒、孔隙和土壤水三部分构成，其水分状态由干燥到饱和分别分为三部分，分别为毛细吸附水、重力排水水和流失水。

非饱和土指含有干燥状态和毛细吸附水的土壤。

非饱和土水分特性曲线（Water Retention Curve, WRC）是描述非饱和土体含水量与土壤水势之间关系的重要工具。

WRC曲线反映了非饱和土结构、类型、饱和度等因素的相互作用对水分含量及其对应水势的影响，也是研究非饱和土水力学性质的基础。

非饱和土水分特征曲线模型是通过实验或模拟建立非饱和土水分含量与水势关系的数学模型，常见的模型有van Genuchten模型、Brooks-Corey模型和Kosugi模型等。

其中van Genuchten模型是较为常用的一种模型，它可以描述土壤水分与土壤饱和度之间的关系，并被广泛应用于土壤水分运移方面的研究。

非饱和土水分特征曲线模型的参数反演是指通过对非饱和土的实测数据进行计算，反演得到最适合该土壤的模型参数。

非饱和土水分特征曲线模型参数反演可以采用多种方法，主要包括试错法、梯度法、最小二乘法、马尔可夫蒙特卡罗模拟等。

试错法是一种传统的方法，通过不断调整模型参数，使模型拟合效果不断提高；梯度法是一种基于函数变化率的优化方法，利用曲线斜率信息寻找最佳模型参数值；最小二乘法是利用误差平方和最小的原则进行拟合，可以求出最小二乘解；马尔可夫蒙特卡罗模拟是利用随机梯度法结合马尔可夫链的方法，能够在全局搜索中找到较好的参数。

这些方法各有优劣，选择适合自己的方法可以更好地实现非饱和土水分特征曲线模型的参数反演辨识。

《非饱和风积沙路基土土-水特征曲线试验研究与模型修正》篇一摘要本文针对非饱和风积沙路基土的土-水特征曲线进行实验研究，通过对不同含水率、干密度的风积沙样本进行试验分析，获取其土-水特征曲线的变化规律。

并基于实验数据，对现有模型进行修正，以更准确地描述非饱和风积沙的土-水特性。

本文的研究成果对于风积沙路基的工程设计、施工和维护具有重要的理论和实践意义。

一、引言非饱和土的土-水特征曲线是描述土体吸力与含水率之间关系的曲线，对于非饱和土的工程性质研究具有重要意义。

风积沙作为一种常见的路基填料，其土-水特征曲线的准确测定对于保障路基的稳定性和耐久性至关重要。

本文通过实验研究，旨在揭示非饱和风积沙路基土的土-水特征曲线变化规律，并对现有模型进行修正，以期为相关工程提供更为准确的理论依据。

二、试验材料与方法1. 试验材料本文选取了不同粒径、不同干密度的风积沙作为试验样本，以保证试验结果的全面性和代表性。

2. 试验方法采用压力板仪法进行土-水特征曲线的测定。

通过控制土样的干密度和含水率，测量不同吸力下的含水率变化，绘制土-水特征曲线。

三、实验结果与分析1. 土-水特征曲线变化规律通过对不同样本的试验分析，发现非饱和风积沙路基土的土-水特征曲线呈现出明显的变化规律。

随着吸力的增大，含水率逐渐降低，且干密度越大，土-水特征曲线的变化趋势越明显。

2. 现有模型修正基于实验数据，对现有非饱和土的土-水特征模型进行修正。

通过引入风积沙的特殊物理性质（如粒径、形状等），对模型参数进行优化，使模型更能准确地描述非饱和风积沙的土-水特性。

四、模型修正与验证1. 模型修正根据实验结果，对原有模型中的参数进行调整，以更好地反映非饱和风积沙的土-水特征。

修正后的模型在描述土体吸力与含水率之间的关系时，具有更高的准确性。

2. 模型验证通过与多组风积沙样本的实验数据进行对比，验证了修正后模型的准确性和可靠性。

结果表明，修正后的模型能够更准确地描述非饱和风积沙的土-水特征。

《非饱和风积沙路基土土-水特征曲线试验研究与模型修正》篇一摘要本文以非饱和风积沙路基土为研究对象，通过土-水特征曲线试验，探讨了其水分迁移与保持特性。

同时，结合现有模型，对试验数据进行模型修正，旨在为非饱和风积沙路基的工程设计与施工提供理论依据。

一、引言非饱和风积沙路基土作为常见的工程地质材料，其土-水特征曲线是反映其水分迁移与保持特性的重要参数。

了解这一特性对于确保路基的稳定性及持久性至关重要。

近年来，虽然针对该领域的研究已取得了一定的成果，但随着工程技术的不断发展，对于其土-水特征曲线的深入研究和模型修正显得尤为迫切。

二、试验方法与材料本文采用室内试验的方法，选取特定地区的非饱和风积沙路基土作为研究对象。

试验中，通过控制变量法，系统地改变土样的含水率、干密度等参数，并利用压力板仪进行土-水特征曲线的测定。

试验材料主要选用当地风积沙路基土样。

三、试验过程与结果分析在试验过程中，我们详细记录了不同含水率及干密度条件下，非饱和风积沙路基土的吸力和体积含水率变化情况。

通过绘制土-水特征曲线，可以清晰地看到水分在土壤中的迁移和保持情况。

此外，我们还发现土样的物理性质如颗粒大小、结构等对土-水特征曲线也有显著影响。

四、模型修正针对非饱和风积沙路基土的土-水特征曲线，我们采用了目前较为流行的Van Genuchten模型进行拟合。

在拟合过程中，我们根据试验数据对模型参数进行了修正，使得模型更加贴近实际土壤的水分迁移与保持特性。

修正后的模型不仅提高了预测精度，还为非饱和风积沙路基的工程设计提供了更为可靠的依据。

五、结论与展望通过本文的试验研究与模型修正，我们得到了以下结论：1. 非饱和风积沙路基土的土-水特征曲线受含水率、干密度、颗粒大小及结构等因素的影响。

2. Van Genuchten模型能够较好地描述非饱和风积沙路基土的水分迁移与保持特性，但需根据实际试验数据进行参数修正。

3. 修正后的模型能够提高预测精度，为非饱和风积沙路基的工程设计与施工提供更为可靠的依据。

非饱和原状土土—水特征曲线及本构模型的研究原状土具有一定的结构性,主要以非饱和状态存在于自然界中。

与饱和土不同,非饱和土是由土粒(固相)、孔隙水(液相)、孔隙气(气相)和液-气交界面四相体系构成的。

这四相体系的变化是影响土结构性的内因,外因(如外力或吸湿)则是通过影响内因起作用的。

因此,原状土的力学性能要比室内重塑土的复杂得多。

若采用室内重塑土的试验结果去解决实际工程问题,则可能会造成安全隐患或不必要的经济浪费。

因此,在建立非饱和土本构模型中考虑土结构性的影响具有重要的理论意义和应用价值。

本文针对非饱和原状土开展了室内试验研究和理论研究工作,并取得了以下研究成果：(1)利用Fredlund SWCC压力仪对北京市平谷新城区不同深度处的原状粉质粘土进行了室内的土水特征曲线(Soil-Water Characteristic Curve, SWCC)试验研究,并考察了土体初始孔隙比对土水特征曲线的影响。

最后采用Brooks&Corey给出的土水特征曲线方程对实验结果进行了拟合和分析。

分析结果表明：孔隙比对这种原状粉质粘土土水特征曲线的进气值sα和孔隙分布指数δ的影响比较大,而对残余含水量θr的影响相对较小；(2)分别给出了Assouline土水特征曲线方程中参数ζ和υ与土体孔隙率n之间的关系式,并利用已有实测数据对所提出的关系式进行了验证,结果表明：该关系式能够较好的反映参数随孔隙率增加或减少的变化规律；将所给出的关系式与Assouline (1998)所给出的土水特征曲线方程相结合,给出了七种不同土(包括原状粉质粘土)的预测结果和实测结果的对比,结果表明：本文所给出的方法对这七种土都能给出比较好的预测结果；(3)在Desai提出的扰动变量的基础上提出了适用于描述非饱和土结构性劣化的耦合扰动状态变量的概念,该扰动变量可表示为吸湿扰动变量和外力扰动变量的函数。

给出了耦合扰动变量的演化方程,方程中定义了新的结构性参数衰减指数α和峰值强度因子β。

非饱和黄土的土水特征曲线试验研究作者：郑娟赵丽娅刘保健来源：《南水北调与水利科技》2015年第06期摘要：采用压力膜仪对非饱和重塑土在不同干密度下的土水特征曲线进行了研究。

试验结果表明：试样干密度越小，低吸力段曲线斜率变化越大，残余含水率越低，持水能力越差。

随着吸力增加，其含水率随基质吸力增大而减小的幅度越来越小，最后趋于平缓。

采用幂函数对获取的数据进行拟合，拟合效果较理想。

对比VG模型，吻合度较高。

同时，采用微型贯入仪对每级吸力作用下的土样进行贯入试验，获取基质吸力与地基承载力、液性指数及压缩模量的关系。

关键词：非饱和土；压力膜仪；基质吸力；土水特征曲线；数据拟合；幂函数；VG模型；微型贯入仪中图分类号：TU41 文献标志码：A 文章编号：1672-1683（2015）06-1138-05Abstract：Pressure plate extractor is used to study the soil water characteristic curve of unsaturated remolded soil under different dry densities.The results showed that （1） when the sample has smaller dry density，the slope of soil water characteristic curve has higher variation during the low suction segment，the residual water rate is lower，and the moisture holding capacity is worse；（2） with the increase of suction，the decreasing range of moisture content becomes smaller with the increase of matrix suction and tends towards stability；（3） the power function has good results to fit the obtained data obtained；and （4） the soil water characteristic curve results are similar to those tested by VG model. At the same time，penetration tests were carried out for the soil samples under each suction effect using the micro penetrometer，and the relationships between matric suction and bearing capacity of the foundation，liquid index，and compression modulus were obtained.Key words：unsaturated soil；pressure plate extractor；matrix suction；soil water characteristic curve；data fitting；power function；VG model；micro penetrometer土水特征曲线（swcc）是表示非饱和土的吸力与含水率的关系曲线，根据土水特征曲线可以确定非饱和土的许多重要信息，如渗透系数，抗剪强度[1-3]等，在工程应用中有十分重要的意义。

《非饱和风积沙路基土土-水特征曲线试验研究与模型修正》篇一一、引言非饱和风积沙路基的土-水特征曲线是评估路基稳定性和变形特性的重要参数。

它关系到风积沙的物理性质，尤其是含水量和孔隙压力的相互作用，是预测土壤中水分的分布、移动及在土体中产生变形和稳定性的关键。

本文将详细探讨非饱和风积沙路基土土-水特征曲线的试验研究及其模型修正，旨在提高我们对这一特性的理解和预测能力。

二、非饱和风积沙路基土土-水特征曲线试验研究（一）试验方法本研究采用了先进的非饱和土壤土-水特征曲线试验方法，对非饱和风积沙路基土进行了详细研究。

我们选取了多个不同的风积沙样品，对其在不同含水量和压力条件下的物理特性进行了全面测量。

（二）试验结果试验结果显示，非饱和风积沙路基土的土-水特征曲线呈现出明显的非线性特性，含水量与压力之间存在复杂的相互作用关系。

随着压力的增加，含水量逐渐降低；而随着压力的降低，含水量逐渐上升。

这表明非饱和风积沙的土-水特征具有明显的依赖性。

三、模型修正（一）模型选择本研究选用了几种常用的土-水特征曲线模型进行对比分析，包括Fredlund-Xing模型、Van Genuchten模型等。

这些模型在描述非饱和土壤的土-水特征方面具有广泛的应用和良好的预测能力。

（二）模型修正与验证我们针对所选模型进行了修正，以更好地描述非饱和风积沙路基土的土-水特征。

通过对模型参数进行优化调整，我们得到了更符合实际试验结果的模型参数。

同时，我们还对修正后的模型进行了验证，结果表明修正后的模型能够更准确地预测非饱和风积沙路基土的土-水特征。

四、结论本文通过对非饱和风积沙路基土的土-水特征曲线进行试验研究，并对其所采用的模型进行修正，得出以下结论：1. 非饱和风积沙路基土的土-水特征曲线具有明显的非线性特性，含水量与压力之间存在复杂的相互作用关系。

2. 通过对模型的修正，我们得到了更符合实际试验结果的模型参数，提高了模型的预测能力。

《非饱和风积沙路基土土-水特征曲线试验研究与模型修正》篇一摘要本文旨在研究非饱和风积沙路基土的土-水特征曲线，并通过试验分析对其进行验证。

在现有的模型基础上，进行了相应的修正，为路基的稳定性和持久性设计提供有力的依据。

研究内容涵盖试验方法、数据分析和模型修正等方面，旨在为相关工程实践提供参考。

一、引言非饱和风积沙路基作为交通基础设施的重要组成部分，其土-水特征曲线研究对保证工程稳定性具有至关重要的意义。

本文将通过对非饱和风积沙的土-水特征进行深入研究，提出模型的修正方案，以适应不同的地质条件和应用场景。

二、土-水特征曲线的理论基础与重要性土-水特征曲线是描述土壤在吸力作用下含水率变化的特性曲线。

这一曲线对非饱和土壤的工程性质具有重要的影响，特别是对路基的稳定性和耐久性具有决定性作用。

通过分析土-水特征曲线，可以深入了解土壤的持水能力、体积变化和抗剪强度等重要物理特性。

三、试验方法与步骤本文采用了非饱和土壤吸力试验仪，通过控制吸力变化来测量土壤的含水率变化。

试验过程中，我们选取了不同含沙量、颗粒大小和密实度的风积沙样品进行测试。

为了得到准确的结果，我们还根据相关标准，严格进行了试验前后的样品准备与处理工作。

四、试验结果分析根据试验数据，我们绘制了非饱和风积沙的土-水特征曲线。

通过分析这些曲线，我们发现不同条件下的风积沙具有不同的土-水特征。

特别是对于含沙量较高、颗粒较大的样品，其土-水特征曲线表现出明显的非线性特征。

此外，我们还发现密实度对土-水特征也有显著影响。

五、现有模型的修正与验证基于试验结果，我们对现有的土-水特征模型进行了修正。

修正主要针对模型参数的调整和模型的非线性部分进行了优化。

通过将修正后的模型与试验数据进行对比，我们发现修正后的模型能够更好地反映非饱和风积沙的土-水特征。

此外，我们还使用其他文献中的数据对模型进行了验证，结果表明修正后的模型具有较好的适用性和准确性。

六、结论与展望本文通过对非饱和风积沙的土-水特征进行试验研究，提出了模型的修正方案。

《非饱和风积沙路基土土-水特征曲线试验研究与模型修正》篇一摘要本文主要对非饱和风积沙路基土的土-水特征曲线进行了试验研究，并基于试验数据对现有模型进行了修正。

通过分析土-水特征曲线的变化规律，探讨了非饱和风积沙的工程特性，为相关工程提供了理论依据和设计参考。

一、引言非饱和风积沙路基土作为特殊的地质材料，其土-水特征曲线的研究对于道路工程、水利工程等具有重要意义。

土-水特征曲线反映了土体在非饱和状态下的水分迁移特性和吸湿-脱湿过程中的力学行为，是评估土体工程特性的重要依据。

本文旨在通过试验研究，揭示非饱和风积沙路基土的土-水特征曲线变化规律，并基于试验数据对现有模型进行修正。

二、试验方法与材料本试验采用压力板仪法，通过对非饱和风积沙路基土进行不同压力下的吸湿和脱湿试验，获取土-水特征曲线数据。

试验所用材料为采集自某地区的风积沙路基土样。

三、试验结果与分析（一）土-水特征曲线变化规律通过试验，我们得到了非饱和风积沙路基土的土-水特征曲线。

曲线呈现出明显的非线性特征，随着基质吸力（suction）的增加，水分含量逐渐减少。

在吸湿过程中，水分含量随着吸力的增加而降低的速度较快；在脱湿过程中，随着吸力的减小，水分含量恢复的速度较慢。

这表明非饱和风积沙路基土具有较好的持水能力和较慢的水分迁移速度。

（二）模型修正基于试验数据，我们对现有模型进行了修正。

通过对不同压力下的吸湿和脱湿数据进行拟合，我们发现修正后的模型能够更好地反映非饱和风积沙路基土的土-水特征。

修正后的模型不仅考虑了基质吸力对水分含量的影响，还考虑了压力对水分迁移的影响，从而更准确地描述了非饱和风积沙路基土的工程特性。

四、模型修正后的应用（一）工程设计与施工修正后的模型为工程设计提供了更准确的依据。

在道路工程、水利工程等项目中，可以根据修正后的模型预测非饱和风积沙路基土的工程特性，从而合理设计施工方案，确保工程的安全性和稳定性。

（二）土壤改良与保护通过对非饱和风积沙路基土的土-水特征曲线的深入研究，可以更好地了解其持水能力和水分迁移特性。