土水特征曲线参数的概率统计及敏感性分析
2012-08-11谭晓慧沈梦芬侯晓亮
谭晓慧,李 丹,沈梦芬,侯晓亮,胡 娜
(合肥工业大学 资源与环境工程学院,合肥230009)
土水特征曲线(Soil-water characteristic curve,简称SWCC)表征非饱和土的基质吸力与含水率(如重力含水率、体积含水率)或饱和度之间关系,它包含了土体在任一吸力时孔隙中含有的水量及孔径分布信息,由土水特征曲线可以得到非饱和土的抗剪强度、渗透系数、体积变化等性质[1-5]。由于土水特征曲线的重要性,很多学者对之进行了研究,并提出了大量有关土水特征曲线的数学模型[6-7]。文[1,6-7]通过研究,指出 Frenlund-Xing模型(简称 FX模型)[10]及van Genutchen模型(简称 VG 模型)[11]效果较好,它们适用的吸力范围广,拟合参数的物理意义明确。采用数学模型来表示SWCC的优点在于:模型的参数可以量化描述曲线的形状,可用于土体的分类,可方便地用于估计其它土性参数。在涉及到非饱和土的岩土工程数值分析中,非饱和土的性质非常重要,数值分析的结果是否正确在很大程度上依赖于SWCC参数等输入数据的可靠性。在进行可靠度分析时,还需要提供参数的均值、均方差、分布类型等信息。因此,对SWCC模型参数进行概率统计分析是十分重要的。
Sillers等[7]通过对二百多组数据的数理统计,对8种土的多种SWCC模型及其修正型式求得了模型参数的均值、均方差及中值,并指出在大多数情况下,这些拟合参数的变异性都较大。Puppala等[8]采用FX模型研究了2种膨胀土的SWCC特征,并采用线性回归分析的方法求解了模型参数与基本土性参数间的关系。Phoon等[9]以VG模型为基础,指出可采用对数正态随机矢量来表示SWCC的2个拟合参数a及n。……
