非饱和砂土坡面降雨非正交入渗的试验研究与数值分析

摘要

目前对于降雨非饱和入渗机理的认识以及传统渗流计算边界条件的处理并不符合实际。其最大的问题是不能考虑降雨入渗的实际特点,简单将降雨量根据坡面方向进行分解,只取正交于坡面的水量作为入渗边界条件。这种简单按传统的饱和土正交入渗的做法并不符合实际降雨非正交入渗机理和规律。
　　为研究实际降雨入渗结果与基于目前渗流理论所得结果的差异性,本文分别进行了室内模型试验研究和降雨入渗数值分析。
　　针对试验要求,本文自行设计制作降雨入渗研究试验装置,通过室内小模型试验:1.研究不同降雨强度下入渗的现象、分析入渗机理;2.观测砂土不同密实度对入渗速度、渗入量及渗出量的影响;3.在土性及降雨类型一定条件下,研究非饱和砂土坡面在不同坡度情况下的入渗。
　　针对具体室内模型试验进行相应的降雨入渗数值分析,并与实验结果作对比,总结两者的差异性。
　　通过试验分析和数值计算,本文最终得到如下成果:1.不同降雨强度下,实验结果均不存在坡面径流,传统数值分析结果与实验结果不符;2.分析总结了不同坡度控制下砂土入渗规律;3.研究并归纳了不同降雨强度对降雨入渗影响;4.给出不同孔隙比下降雨入渗现象与规律;5.在坡面实际受雨量相同的情况下,研究了不同坡度下的入渗规律;6.对比分析了不同坡度、不同降雨强度、不同密实度下试验结果与数值分析结果的异同点,进一步证明了传统正交入渗理论不准确。

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第一章绪论

1.1 问题的提出

1.2 降雨入渗研究现状

1.3 人工模拟降雨研究

1.4 降雨入渗边界处理存在的问题

1.5 本文主要研究内容及创新点

第二章非饱和渗流基本理论

2.1 非饱和渗流基本方程

2.2 定解条件

第三章非饱和砂土降雨非正交入渗的室内模型试验

3.1 引言

3.2 降雨入渗试验装置设计

3.3 降雨强度的率定

3.4 降雨强度曲线拟合

3.5 砂土降雨入渗试验

3.6 试验结果分析

3.7 本章小结

第四章非饱和砂土降雨入渗试验的数值分析

4.1 数值分析参数测定与估计

4.2 SEEP/W数值分析介绍

4.3 试验结果与数值分析对比

4.4 本章小结

结论与展望第五章

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢