基于分形理论的毛细水上升高度模型及试验验证

• 作者: 蒋函静 徐宇冉 陈志明 李淑娥 康峰沂 徐永福
• 来源期刊: 水文地质工程地质
• 关键词: 毛细水 颗粒分布 分形 达西定律 干密度
• 年，卷（期）: 2024,（3）
• 所属期刊栏目: 工程地质与地质灾害
• 页码范围: 104-111
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202304055

摘要

沿海地区的路基工程中，毛细水上升会产生路基病害，影响道路运营的安全性和耐久性，因此研究毛细水上升高度尤为重要。文章视毛细水上升为一种非饱和土的渗流现象，引入分形维数对非饱和土渗透系数进行修正，进而提出了基于分形理论的毛细水上升高度模型，得到了毛细水上升高度随时间变化的曲线；而后对南通某干线公路路基土样进行竖管法毛细水上升高度试验，改变土样的干密度及初始粒径的分形维数分布做对照组试验。研究结果表明：毛细水上升呈现初期先快速增加，然后缓慢增加，最终趋于稳定的趋势；土样颗粒粒径分布的分形维数越大，得到的毛细水上升高度越大；土样的干密度越小，即孔隙率越大，得到的毛细水上升高度越大。文章提出的毛细水上升高度模型中，毛细水上升高度与试样孔隙率、饱和渗透系数、进气值对应的毛细水上升高度、分形维数等参数相关。在模型理论值计算中认为分形维数变化仅改变进气值对应的毛细水高度，不改变饱和渗透系数，而干密度变化即孔隙率变化仅导致饱和渗透系数变化，不改变进气值对应的毛细水高度，由此得到的模型计算结果与试验结果趋势一致，验证了理论模型的正确性，可以为公路路基毛细水病害防治提供理论指导。