![]()
传统的保水模型往往忽视了土壤结构和含水率之间的动态相互作用，导致对非饱和土壤行为的预测不准确。在这项研究中，根据实验室数据，修改了 van Genuchten 的土壤水分特性 （van Genuchten， 1980） 以建立两个边界表面，它们根据空隙率 （e）、吸力 （s） 和饱和度 （S ） 定义了土壤状态的允许范围l).考虑到边界表面技术，该模型有效地捕获了土壤保水行为中的滞后，包括主要曲线和扫描路径。这种方法假设在允许的土态范围内（包括两个主表面之间），饱和度与空隙率和吸力的导数取决于土态与主边界表面的接近程度。该假设保证了湿-干或压缩-膨胀扫描曲线平稳地过渡到相应的主表面。S 的推导方程l被集成到封闭形式中，允许通过不同的积分常数值来区分所有扫描曲线。模型需要确定与 ln（s）-ln（eS） 中线性线插值实验的斜率和截距相关的两个参数（b 和 β）l/s） 平面，该平面可以至少基于单个湿润-干燥测试进行定义。模型预测根据文献中发表的各种数据集（包括沙子和粘土）进行了验证。此验证证明了模型能够准确反映在实验测试中观察到的行为。这种新技术在参数测定的简单性方面具有显著优势。最后，将这种滞后保水程序实施到有限元程序 （Code_Bright） 中，并通过模拟受降雨条件影响的代表性边坡的行为来评估其性能。图 1.这eSl/不同土壤的 s 与吸力，a） Viadana 淤泥e0= 0.93， b） Viadana 淤泥e0= 0.62，c） 珍珠粘土，和 d） BCN 淤泥。图 2.土壤-水保持特性的主要表面 （Sl， s， e） 空格。图 3.保水特性，a） 干燥和润湿扫描曲线，以及 b） 压缩和膨胀扫描曲线。图 4.的作用γd和γw扫描曲线上的参数，a） 干燥和润湿Sl-s 平面，以及 b）Sl-e 平面。图 7.SK 粘土的主要润湿面和主要干燥面以及实验结果。图 8.空隙率对土壤保水表面的影响以及与实验数据的比较。图17。A)模型网格分布，b)垂直应力初始轮廓（mpa）， c)饱和度，d)降雨情景前的液体压力（mpa）。图18所示。a) a点VG模型，b) b点VG模型，c) a点HIST模型，d) b点HIST模型的饱和数据吸附度及其相关函数。图19所示。第四个降雨周期后的位移(m)等高线a) VG模型，b) HIST模型，c)两个模型中a点和b点随时间的位移传播曲线。图20。a) VG模式和b) HIST模式第二次降雨后的液体压力（MPa）曲线，c) VG模式的Sl分布，d) HIST模式的Sl分布。7. 结论
本研究引入了一种创新的滞后保水模型，该模型结合了空隙率对饱和度的影响。使用来自不同研究的实验测试结果，提出了对 van Genuchten 模型的修改，引入了两个边界表面，称为干燥-膨胀和湿润-压缩，它们根据 e、s 和Sl.该模型采用边界面理论，准确捕获了 SWRC 的磁滞行为，包括主/主曲线和扫描曲线的建模。该模型认为，在主表面之间允许的土壤状态内，的导数Sl相对于 S 和 E 受距这些表面的距离的影响。这种方法确保了湿-干和压缩-膨胀曲线之间的平滑过渡。这些导数方程被积分成一个封闭的形式，通过改变积分常数来区分扫描曲线。该模型适用于压实和重组土壤样品，解决了Sl由机械作用（影响 E）和液压作用（影响 S）产生。它需要两个参数（β 和 b），由至少一次湿润-干燥测试确定，以在 ln（s）-ln（eS 中插入实验测试结果）l/s） 平面。来自各种土壤类型（包括粘土、淤泥和沙子）的实验室数据验证了该模型的开发。土壤样品在恒定应力下受到湿润和干燥水力路径的影响，以及在恒定含水量下通过压缩的机械润湿路径。这些测试模拟了真实世界的条件，并为液压和机械响应之间的相互作用提供了关键见解。仿真结果表明，所提出的模型预测的饱和度与观测到的测量值密切相关。
模型在参数确定方面的简单性及其集成到用于水力学仿真的有限元程序Code_Bright中，突出了其实际优势。岩土工程师和研究人员可以使用这种增强的建模功能来更有效地预测和管理土壤结构的性能。在涉及大气载荷的情况下，例如降雨引起的边坡破坏，这种滞后 SWRC 模型变得特别相关，因为传统模型可能无法满足要求。滞后会影响边坡的稳定性，而土壤对不断变化的水分条件的反应会影响其强度和稳定性。
8. 实际应用
在许多岩土工程应用中，磁滞效应经常被忽视，但在更复杂的情况下，这种简化可能会导致重大错误，特别是对于高度可变形的土壤或涉及强机械-水力相互作用的情况，例如垃圾填埋场、降雨诱发的滑坡或边坡稳定性分析。本研究通过明确模拟空隙比变化和吸力演变对扫描曲线的耦合影响来解决这一差距，从而为非饱和土生成一个更准确和物理上具有代表性的模型。这些改进在变形和磁滞至关重要的情况下尤为重要，可以提高模型的可靠性，而不会增加不必要的复杂性。为了实现这一目标，在 Code_Bright 中实现了滞后 SWRC 模型，这是一款用户友好的商用有限元软件，用于模拟吸力和空隙率对饱和度的综合影响，使模型更能反映真实世界的条件。
