非飽和土降雨入滲規(guī)律及其應(yīng)用的數(shù)值模擬研究.pdf

1、非飽和帶是連接地表水和地下水的紐帶，在水文循環(huán)中具有至關(guān)重要的作用。隨著對滲流問題的精細(xì)分析，非飽和滲流研究也從簡單的單相流擴(kuò)展為復(fù)雜的多相流。在水利工程和巖土工程中，深入研究降雨過程中非飽和帶的水分運移規(guī)律，對于確定地表徑流量的大小，闡明地下水的形成機制以及分析非飽和邊坡穩(wěn)定問題都具有重要的理論意義和實際應(yīng)用價值。
　　本文基于非飽和土中水相和氣相所滿足的線動量平衡、動量矩平衡和質(zhì)量平衡方程，建立水-氣二相流模型，模擬分析了降雨

2、條件下，土體中的入滲規(guī)律、Lisse現(xiàn)象及非飽和土坡的穩(wěn)定問題。主要研究成果如下：
　?。?）建立了非飽和土的水-氣二相流模型，給出了入滲邊界條件和初始條件的數(shù)學(xué)處理方法，并利用一維經(jīng)典積水入滲實驗進(jìn)行驗證，結(jié)果吻合較好。說明所建的水-氣二相流模型可以在一定程度上反映非飽和土中的水分運移規(guī)律，具有實際的物理意義。
　?。?）基于水-氣二相流模型，模擬分析了降雨條件下，考慮孔隙氣影響的非飽和土中水分運移轉(zhuǎn)化規(guī)律，包括水相飽和度

3、、孔隙壓力和毛細(xì)壓力的分布變化情況，入滲率、累積地表徑流量和累積下滲量的變化過程，以及Lisse現(xiàn)象和地下水獲得補給量的變化。并進(jìn)一步分析了影響降雨入滲的外在因素和內(nèi)在因素：降雨強度、進(jìn)氣值、土體均勻程度和滲透率。
　　（3）以水-氣二相流模型計算的滲流場為依據(jù)，采用改進(jìn)的非飽和土抗剪強度理論，推導(dǎo)出給定圓弧滑動面上安全系數(shù)公式，并在同時考慮孔隙氣壓力和毛細(xì)壓力的作用下，對非飽和土坡的穩(wěn)定問題進(jìn)行分析研究。首先分析降雨過程中，給定