非饱和土中水平入渗方程显式求解

摘要：

在求解非饱和态土中水分入渗问题时,水力函数是体积含水率或者吸力的函数,致使其控制方程呈现出强非线性的特征,进而使得其求解变得十分困难.基于水分在土体介质中流动耗时取极值路径的选择这一假定,引入时间泛函,基于变分法原理将水平入渗问题转化为泛函极值问题.通过求解Euler-Lagrange方程,结合边界条件,得到非线性瞬态水平入渗问题的显式解析解.结合Brooks-Corey型水力函数,显式地求解出该类型非饱和态土的体积含水率发展分布规律.通过计算4种不同类型土体的水平入渗规律,将求解结果与已有结果以及数值结果进行对比,验证了该方法的有效性.结果表明:体积含水率分布与位置距离和湿润峰距离比值呈幂函数关系,指数取决于土-水特征曲线的形状参数;初始条件与边界条件会对体积含水率分布造成不同程度的影响.

关键词：水平入渗、变分法、Euler-Lagrange方程、Brooks-Corey模型

所属期刊栏目：42

分类号：TU411(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金重点项目;国家自然科学基金面上项目;浙江省自然科学基金一般项目

在线出版日期：2021-03-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：203-210