(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211392516.6 (22)申请日 2022.11.08 (71)申请人 海南浙江大学研究院 地址 572025 海南省三 亚市崖州区崖州湾 科技城标准厂房二期三楼C 310区 (72)发明人 孙海泉　王立忠　洪义　国振　 李玲玲　 (74)专利代理 机构 成都东恒知盛知识产权代理 事务所 (特殊普通合伙) 51304 专利代理师 罗江 (51)Int.Cl. G01N 25/56(2006.01) G01N 33/24(2006.01) G06F 30/20(2020.01)G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种基于热动力学的不同温度下的土水特 征曲线建模方法 (57)摘要 本发明公开了环境土力学技术领域的一种 基于热动力学的不同温度下的土水特征曲线建 模方法， 包括以下步骤： 步骤一， 取样部分膨润 土， 获取两种温度条件下膨润土的土水特征曲 线， 其中土水特征曲线的纵坐标为含水量， 横坐 标为相对湿度； 步骤二， 获取膨润土在两种温度 下的拟合参数c、 k和wm； 步骤三， 获取膨润土在两 种温度下的饱和蒸汽压和吸附热能； 步骤四， 获 取在恒定含水量中膨润土在两种温度下的相对 湿度； 步骤五， 根据获取的数据预测出其他温度 条件下膨润土的土水 特征曲线。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 115508413 A 2022.12.23 CN 115508413 A 1.一种基于热动力学的不同温度下的土水特征曲线建模方法， 其特征在于： 包括以下 步骤： 步骤一， 取样部分膨润土， 获取两种温度 条件下膨润土的土水特征曲线， 其中土水特征 曲线的纵坐标为含水量， 横坐标为相对湿度； 步骤二， 获取膨润土在两种温度下的拟合 参数c、 k和wm； 步骤三， 获取膨润土在两种温度下的饱和蒸汽压和吸附热能； 步骤四， 获取在 恒定含水量中膨润土在两种温度下的相对湿度； 步骤五， 根据获取的数据预测出其 他温度条件下膨润土的土水 特征曲线。 2.根据权利要求1所述的基于热动力学的不同温度下的土水特征曲线建模方法， 其特 征 在于： 步骤 二中， 采用GAB吸附模型式获取拟合参数c、 k和wm， GAB吸附模型式计算公式如 下： (1) 其中， Wm是粘土 颗粒周围形成单层水膜的含水量； RH是膨润土的相对湿度； W 为含水量。 3.根据权利要求2所述的基于热动力学的不同温度下的土水特征曲线建模方法， 其特 征在于： 步骤三中， 膨润土的饱和蒸汽压计算公式如下：  (2) 其中， ， i表示某一种状态下。 4.根据权利要求3所述的基于热动力学的不同温度下的土水特征曲线建模方法， 其特 征在于： 步骤三中， 膨润土的吸附热能计算公式如下：  (3) T1为一种情况 下的温度， P1为部分蒸汽压； T2为另外一种情况 下的温度， P2为另一部 分蒸汽压 。 5.根据权利要求4所述的基于热动力学的不同温度下的土水特征曲线建模方法， 其特 征 在于： 步骤四中， 膨润土在 恒定含水量中的相对湿度计算公式如下：  (4) 其中， 下标1为第一种情况， 下 标2为第二种情况， P1， s为第一种情况的饱和蒸汽压值， P2， s为第二种情况的饱和蒸汽压值。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115508413 A 2一种基于热动力学的不同 温度下的土 水特征曲线建模方 法 技术领域 [0001]本发明属于环境土力学技术领域， 具体是一种基于热动力学的不同温度下的土水 特征曲线建模方法。 背景技术 [0002]土水特征曲线是表征土体中土颗粒对水分或者水蒸汽的持有能力， 经常用土体含 水量与土体中相对湿度值之间的相互关系来表示。 土体的土水特征曲线与土的微观结构， 物理力学性质紧密相关， 反应土体的渗透性能， 吸附特性和强度特性等； 在自然界中表层土 大部分为非饱和状态， 如一些固体废弃物填埋场废物隔层经常掺入膨润土防止废物泄露， 这些膨润土经常受到周围环境温度影响， 进而影响其持水特性； 一些深埋核废物处置库屏 障材料膨润土也经常受到核废物核辐射影响其持水特性， 土水特征曲线不仅是非饱和土力 学中重要的研究内容， 也是实际工程应用中重点研究对象。 [0003]中国专利公布号CN  113790995  A提出一种测定非饱和土土水特征曲线的试验装 置及方法， 其特征在于： 它包括圆柱箱、 微波加热系统、 喷雾加湿系统、 蒸发量测试系统、 吸 力量测系统、 天平量测系统和旋转控制系统； 通过圆柱箱和微波加热系统对土样进行密封 和加热； 通过喷雾加湿系统实现土体定量吸湿； 通过蒸发量测试系统精准控制蒸发量； 通过 吸力量测系统和天平量测系统分别时时监测土体含水量和吸力变化； 通过旋转控制系统加 速土样水分迁移。 [0004]上述技术方案中采用蒸汽压平衡法测定土水特征曲线， 此种方法试样达到平衡状 态时间很长， 经常1 ‑2个月之久， 而对于高温下此种方法测量更为耗时， 且高温下操作较难， 误差较大， 对于需要测量多组不同温度下 的土水特征曲线， 在有限的实验器材条件下耗时 更久； 因此， 有必要提出一种基于热动力学的不同温度下的土水 特征曲线建模方法。 发明内容 [0005]为了解决上述问题， 本发明的目的是提出一种在已知某种温度和少数几组土水特 征曲线数据的条件下， 预测出其 他温度的土水 特征曲线的方法。 [0006]为了实现上述目的， 本发明的技术方案如下： 一种基于热动力学的不 同温度下的 土水特征曲线建模方法， 包括以下步骤： 步骤一， 取样部分膨润土， 获取两种温度条件下膨润土的土水特征曲线， 其中土水 特征曲线的纵坐标为含水量， 横坐标为相对湿度； 步骤二， 获取膨润土在两种温度下的拟合 参数c、 k和wm； 步骤三， 获取膨润土在两种温度下的饱和蒸汽压和吸附热能； 步骤四， 获取在 恒定含水量中膨润土在两种温度下 的相对湿度； 步骤五， 根据获取 的数据预测出其他温度 条件下膨润土的土水 特征曲线。 [0007]步骤二中， 采用GAB吸附模型式获取拟合参数c、 k和wm， GAB吸附模型式计算公式如 下：说　明　书 1/4 页 3 CN 115508413 A 3