Page 98 - 2022年第53卷第1期

根据不同的试验方法设置相应的边界条件，分别计算不同条件下孔隙水压力和渗透系数之间的
关系，通过对比分析不同影响因素对混凝土吸水性能的影响效果。
4.2 仿真计算 采用二维随机骨料模型模拟混凝土水分传输过程，为简化分析过程，本文模拟做了如下

假定：（1）孔隙水压力和相对不饱和度遵循线性关系 ［32-33］ ；（2）渗透系数与不饱和度之间遵循下式所示关
系 ［17］ 。
)
α (θ - 1
θ
K ( ) = K e （13）
s
通过试验结果和仿真分析对比，验证二维随机骨料模型的正确性，同时根据仿真结果重点讨论
层间结合对混凝土水分传输的作用机理和影响效果。下面将分别针对不同试验方法及层间结合的影
响分别展开研究。
4.2.1 下吸法 为探究不同初始饱和度和吸水时间对混凝土孔隙水压和非饱和渗透系数关系的影
响，分别选用初始饱和度为 0.3 和 0.5，分别对应 55 ℃和 105 ℃烘干条件，非饱和渗透时间为 3 h、
6 h、48 h 的 6 组试件进行仿真分析并与试验结果作对比，如图 5 所示，试验透水高度用红色记号笔做
了标记，模拟透水高度标记为绿色。根据参数反演可以获得孔隙水压和非饱和渗透系数之间的关
系，以及孔隙水压和非饱和渗透系数的关系随初始条件的影响，图 6 展示了参数反演结果及其规律，
其中 sat 表示相对饱和度。

图 5 下吸法试验与模拟

1×10 -2 1×10 -2
（m/s） 1×10 -3 -4 （m/s） 1×10 -3 -4
1×10
1×10
非饱和渗透系数/ 1×10 -5 -6 -7 非饱和渗透系数/ 1×10 -5 -6 -7
1×10
1×10
1×10
1×10
1×10
-8
1×10
-9 -8
-9
1×10 1×10
1
1
1×10 -3 1×10 -2 1×10 -1 1 1×10 1×10 2 1×10 -3 1×10 -2 1×10 -1 1 1×10 1×10 2
孔隙水压/MPa 孔隙水压/MPa
图 6 不同初始条件下的非饱和渗透系数
从图 6 可以看出，混凝土孔隙水压和渗透系数成反比例关系，且随着饱和度和吸水时间的变化而
变化。在饱和度不变的条件下，水分传输时间越长所对应的渗透系数越小，即时间越久渗透越慢；
在透水时间相同时，相对饱和度越小，渗透系数越大，所对应的渗透速率也越快。饱和度对混凝土
水分纵向传输特性影响较大。
4.2.2 侧吸法 为探究初始条件和静水压力对混凝土水分横向传输的影响，在下吸法的基础上改
变初始条件，根据侧吸法的试验特点，分别计算分析了考虑静水压力作用及不考虑静水压力作用
下的渗透系数与孔隙水压之间的关系，其中 0.45 饱和度对应 80 ℃烘干条件。图 7 对比了侧吸法的
试验值与模拟值，图 8 根据参数反演总结了静水压力对混凝土渗透系数的影响，同时与下吸法参
数反演结果相比较，分析不同方向上混凝土吸水性能的差异性，以及混凝土水分竖向传输和横向
传输的差异。

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