6、颗粒土土水特征曲线及渗透系数的估算方法

颗粒土土水特征曲线及渗透系数的估算方法

1. 引言

非饱和土的参数测量需要复杂且耗时的实验室测试。为避免繁琐的实验工作，土水特征曲线（SWCC）常被用于估算各种非饱和土的特性函数，如抗剪强度函数、渗透系数函数和热特性函数等。目前，已有多种方法和指标用于估算SWCC。

一些研究建立了特定基质吸力下的水势与土壤质地之间的统计相关性，还有研究者建立了土壤特性与SWCC方程拟合参数之间的经验关系。另外，基于物理概念的模型也被用于估算SWCC，例如将粒度分布转换为土壤的孔径分布。其中，Fredlund和Xing提出的SWCC方程，因能较好地拟合多种土壤的SWCC而受到关注。

SWCC的影响因素众多，初始含水量、应力状态、初始干密度等都对其有重要影响。初始干密度对SWCC的影响尤为显著，不同干密度的颗粒土，其SWCC形状不同。因此，在估算颗粒土的SWCC时，应充分考虑初始干密度的影响。

同时，SWCC的测量数据和拟合参数往往存在较高的不确定性，这种不确定性主要源于固有变异性、测量误差和转换不确定性。为考虑这种不确定性，可将曲线拟合参数视为随机向量，并采用一些概率度量方法。

针对同一颗粒土在不同初始干密度下SWCC不同的情况，提出了一种基于Fredlund和Xing方程的新估算方法，并使用Unsaturated Soil Hydraulic Database（UNSODA）的数据进行拟合和验证。

2. 不同初始干密度下SWCC的估算

2.1 Fredlund和Xing方程

Fredlund和Xing基于SWCC形状取决于土壤孔径分布的假设，提出了一个三参数SWCC方程：
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