粒子モデルを用いた不飽和浸透流の微視的解析

使用粒子模型对非饱和渗流进行微观分析

• 批准号: 04650448
• 负责人: 中尾 隆志
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kitami Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04650448/
• 关键词: リング水; サクション; 表面張力; 土壌の保水; 不飽和浸透

1.土粒子接合部におけるリング水の保水効果について2個の異球径土粒子からなるモデルを考え、表面張力によるサクションと保水量の算定式の誘導を行った。その結果、以下に示す知見が得られた。(1)土粒子が完全に接触している場合、土粒子の粒径比(上部土粒子径と下部土粒子径の比)に係わらず、保水量の増大につれサクションは急激に減少する。土粒子が非接触の場合、保水量の変化にともないサクションは極大値を持つ。(2)完全接触、非接触に係わらず同一の保水量に対し、土粒子の粒径比が大となるとサクションも大となる。2.上記の理論と比較検討するため3種の硅砂を用いた鉛直浸透実験を行い、以下の結果を得た。(1)同一のサクションに対し、粒径範囲が大なほど、また締め固め程度がよいほど体積含水率は大となる。(2)本理論を等球径最密充填を仮定し、実験結果と比較するとサクションと保水量の関係がほぼ再現できた。3.低温室内において、粒径が0.5〜1mm程度の積雪試料を用いて上記2.の場合と同様な浸透実験を行い、本モデルを積雪浸透に適用する場合の問題点が明かとなった。(1)含水量が比較的大きな積雪下部の粒径は浸透水の影響により急激に焼結し、実験終了時に雪粒子の増大がみられ(最大で2.5mm)、また粒子の均一化傾向がみられた。また夜間の冷却を想定し、低温室の室温を0から-5℃に低下させると積雪表面でリング水の凍結が観測され、これに伴い粒子が粗大化する傾向がある。(2)上記1)より、融雪初期と融雪末期では積雪層内の保水量は大きく変化すると思われる。また、本モデルを積雪内浸透に適用する場合、粒子径の経時変化を考慮する必要がある。

1. The effect of water retention of soil particle joint is determined by the calculation of surface tension and water retention of soil particles with different diameters. The results are shown below. (1)When soil particles are completely contacted, the particle size ratio of soil particles (ratio of upper soil particle diameter to lower soil particle diameter) is decreased, and the increase of water retention capacity is decreased due to rapid excitation. When soil particles are not in contact with each other, the maximum value of water retention is maintained. (2)Complete contact and non-contact are the same water retention ratio, and the particle size ratio of soil particles is larger. 2. The theoretical comparison of the above three kinds of silica sand is discussed. The vertical penetration of silica sand is discussed. The following results are obtained. (1)For the same purpose, the particle size range is larger, the degree of solidification is larger, and the volume moisture content is larger. (2)This theory is based on the relationship between spherical diameter and water retention. 3. 2. Problems in the case of application of snow samples with particle size of 0.5 ~ 1mm in cryogenic chambers and in the case of application of snow penetration (1)The grain size of snow particles in the lower part of the snow with relatively large water content is affected by the penetration of water, such as the increase in the size of snow particles (maximum: 2.5mm) and the homogenization tendency of snow particles at the end of the snow. During the night, the cooling temperature of the greenhouse was lower than-5℃, and the snow surface was frozen, and the particles were coarsened. (2)Note 1 above: The amount of water retained in the snow cover during the initial stage of snowmelt and the end of snowmelt is large. When the particle size changes due to the penetration of snow, it is necessary to consider