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摘要：本发明涉及开采塌陷扰动下的包气带水分再分布预测方法及系统，利用概率积分法确定开采塌陷区的边界范围，在确定的边界范围内获取不同采样点、不同深度的土样，测得土壤初始含水率；基于开采土体塌陷移动变形的实测值，确定开采塌陷扰动应力路径，基于得到的开采塌陷扰动应力路径，进行试样在设定应力状态下的断层扫描实验，实验数据经后处理，得到开采坍塌过程中的分形维数和孔隙比；基于实验测试，获取土壤样品的初始进气值；利用得到的初始进气值、初始含水率、分形维数和孔隙比，结合应力条件下的土水特征曲线，建立数学模型，经求解得到不同采样点的时空包气带含水率，并转换为等值线图。

主权项：1.开采塌陷扰动下的包气带水分再分布预测方法，其特征在于，包括以下步骤：利用概率积分法确定开采塌陷区的边界范围，在确定的边界范围内获取不同采样点、不同深度的土样，测得土壤初始含水率；基于开采土体塌陷移动变形的实测值，确定开采塌陷扰动应力路径，基于得到的开采塌陷扰动应力路径，进行试样在设定应力状态下的断层扫描实验，实验数据经后处理，得到开采坍塌过程中的分形维数和孔隙比；基于实验测试，获取土壤样品的初始进气值；利用得到的初始进气值、初始含水率、分形维数和孔隙比，结合应力条件下的土水特征曲线，建立数学模型，经求解得到不同采样点的时空包气带含水率，并转换为等值线图；利用得到的初始进气值、初始含水率、分形维数和孔隙比，结合应力条件下的土水特征曲线，建立数学模型，具体步骤为：1、建立基于分形理论的土-水特征曲线分形预测模型，如下式所示： 其中：θ表示质量含水率；Gs表示土粒相对密度；Ψ表示基质吸力；Ψa表示进气值；E表示孔隙比；D表示分形维数；2、建立真三轴应力条件下的土水特征曲线表达式，步骤为①基于广义土水特征曲线的理论公式，获取常规三轴应力下的含水率与净平均应力、剪应力、基质吸力之间的关系，如下式所示： 其中：θ表示质量含水率；θ0表示初始质量含水率；Ψ表示基质吸力；patm表示大气压；p表示净平均应力；q表示剪应力；l、m、n均为常数；②进一步的，考虑一般应力条件，将中主应力和中主应力比值b考虑进来，对上式3中四变量形式的土水特征曲线公式进一步推导，其中，中主应力比值可表示为： 其中：b表示中主应力比值；σ1表示最大主应力；σ2表示中间主应力；σ3表示最小主应力；③进一步的，将式4代入广义剪应力表达式中，即代入中，获取广义剪应力与中主应力值、最大主应力、最小主应力之间的关系； ④由净平均应力联立式3，获得三个主应力两两差值的具体表达式： 其中：p表示净平均应力；Ψa表示进气值；⑤将式6～式8代入中，获得静平均应力的具体表达式； ⑥联立式3、式4、式5以及式9，获得真三轴应力条件下的土水特征曲线表达式： 其中：θ表示质量含水率，％；θ0表示初始质量含水率，％；σ1、σ3分别表示最大主应力、最小主应力；Ψ表示基质吸力；patm表示大气压；b表示中主应力值比值；Ψa表示进气值；l、m、n均为常数；3、将公式2带入公式10中，建立含水率θ与采煤扰动应力σ1、σ3、分形维数D、孔隙比E之间的数学模型：

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