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龙图腾网获悉成都理工大学;四川省建研万瑞科技有限公司申请的专利考虑饱和度变化的主动抗浮排水模型试验装置和试验方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120331314B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-09发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202510822732.7，技术领域涉及：G01N15/08；该发明授权考虑饱和度变化的主动抗浮排水模型试验装置和试验方法是由周永刚;汤明高;熊柱红;王子沁;江宜顺;张鑫祥;付洁;曾未名;范洪侃设计研发完成，并于2025-06-19向国家知识产权局提交的专利申请。

本考虑饱和度变化的主动抗浮排水模型试验装置和试验方法在说明书摘要公布了：本发明公开了考虑饱和度变化的主动抗浮排水模型试验装置和试验方法，属于建筑物主动抗浮技术领域，试验装置包括：边界模型箱、建筑物模型箱、多个孔压传感器和多个介电常数传感器、模拟实际建筑物中的主动抗浮设备的限压排水管、水头控制装置和降雨模拟装置，能够模拟降雨时地下空间在主动抗浮措施条件下的渗流场，再现地下空间在此条件下的排水情况；孔压传感器和介电常数传感器实时监测土体饱和度变化，补齐了现有的该类型试验装置在土体饱和度变化因素的空缺，能演示在不同降雨和不同地层条件下，土体从非饱和‑饱和过度过程中主动抗浮措施的排水情况和土体的渗流规律，为主动抗浮措施在不同饱和度工况下的优化应用提供科学依据与数据支持。

本发明授权考虑饱和度变化的主动抗浮排水模型试验装置和试验方法在权利要求书中公布了：1.一种考虑饱和度变化的主动抗浮排水模型试验装置的试验方法，其特征在于，所述主动抗浮排水模型试验装置包括边界模型箱、建筑物模型箱、水头控制装置和降雨模拟装置； 所述边界模型箱的内部埋设有多个孔压传感器和多个介电常数传感器；边界模型箱的内部用于填充和铺设模拟土层结构；多个所述孔压传感器和多个介电常数传感器分别埋设于所述模拟土层结构不同高度位置； 所述建筑物模型箱底部设有用于模拟实际建筑物中的主动抗浮设备的限压排水管；所述建筑物模型箱的底部设置有多根螺栓，多根所述螺栓的另一端均与所述边界模型箱固定连接；所述限压排水管的数量为多根，多根限压排水管的长度和端部位置可调； 所述水头控制装置包括设置在边界模型箱顶部外围的排水沟槽，所述排水沟槽的顶部高度与边界模型箱顶部平齐；排水沟槽通过管道与二号集水箱相连，其中管道上安装有二号流量计； 所述降雨模拟装置包括输水管道、一号流量计、抽水泵、一号集水箱和伸缩支架；所述输水管道通过伸缩支架设置在所述边界模型箱顶部，输水管道通过软管与所述一号集水箱连通，其中软管上设置有所述一号流量计和抽水泵；输水管道上设置有多个喷嘴，多个所述喷嘴的喷水范围覆盖所述模拟土层结构的表面； 所述试验方法包括以下步骤： S1、在边界模型箱内分层铺设土层，并将多个孔压传感器和多个介电常数传感器安装在土层的不同高度位置；分层埋设介电常数传感器与孔压传感器；在铺设土层过程中，逐层切割土样，并进行渗透试验及水分特征曲线测试，确保土体实际渗透系数与饱和度演化规律与设计参数一致；通过铺设不同土层及初始饱和度分布，重复开展多组对比实验，分析土体非均匀饱和度场对渗流路径的影响； S2、通过多根螺栓将建筑物模型箱安装固定在边界模型箱内部，建筑物模型箱的底部与土层的上表面接触； S3、按照预设条件将多根限压排水管安装建筑物模型箱内部，并调节多根限压排水管的长度和端部位置； S4、将排水沟槽安装在边界模型箱顶部外围； S5、安装降雨模拟装置，并调整伸缩支架的高度，使多个喷嘴的喷水范围覆盖所述模拟土层的上表面； S6、通过改变降雨条件、土层结构条件和多根限压排水管布置方式，进行多组试验；在每组试验完成过后，收集孔压传感器、介电常数传感器、二号流量计和一号流量计的监测数据，得到在不同降雨条件、不同土层结构条件和不同多根限压排水管布置方式以及土层土体饱和度变化情况下，主动抗浮设备的地下水渗流规律；土层结构和多根限压排水管布设方式不变，改变降雨条件，通过孔压传感器、介电常数传感器、二号流量计和一号流量计的监测数据，从而得到在不同降雨条件下和土层土体饱和度变化情况下，主动抗浮设备的地下水渗流规律； 降雨条件和多根限压排水管布设方式不变，改变土层结构，通过孔压传感器、介电常数传感器、二号流量计和一号流量计的监测数据，从而得到不同土层结构条件下和土层土体饱和度变化情况下，主动抗浮设备的地下水渗流规律； 降雨条件和土层条件不变，改变多根限压排水管布设方式，通过孔压传感器、介电常数传感器、二号流量计和一号流量计的监测数据，从而得到不同多根限压排水管布设方式条件下和土层土体饱和度变化情况下，主动抗浮设备的地下水渗流规律； 降雨条件包括降雨量和降雨时间，其中降雨时间的模拟方法为： 在均质各向同性介质中，剖面一维承压水流方程组为： ； ； 其中，K为渗透系数，H为水头，S s为贮水率，v为流速，t为时间，x为水平方向的坐标； 引入一组无量纲比值α H、α S、α K、α x、α t、α v： ； ； ； ； ； ； 其中，K m、H m、S s,m、v m、x m、t m分别为渗透系数、水头、贮水率、流速、水平方向的坐标和时间的模型量，K、H、S s、v、x、t为分别为渗透系数、水头、贮水率、流速、水平方向的坐标和时间的原型量； 整理后得到： ； ； 令各项比值的组合满足下式： ； ； 通过选择不同的比值，从而模拟不同降雨时长下的地下水渗流规律； 在土层出现含水率变化时，上式中的渗透系数K的值亦会出现变化；渗透系数K的计算方法为通过测量土层土壤介电常数精准检测水分含量，然后利用土体本身含水量与渗透系数K的对应关系来获取渗透系数K值的变化状态； 以含水量为变量拟合渗透系数K，关系式如下： 其中，K θ土壤在含水量θ时的渗透系数；ks是土壤在完全饱和状态下的渗透系数；θ是体积含水量；θs是土壤在完全饱和时的体积含水量；θ r为残余含水率，即是渗透性失效的临界点，低于θ r时土壤不透水；m为非线性指数； 介电常数与含水量θ关系公式为： 其中，是土层土壤的介电常数，在试验时，采用埋设的介电常数传感器进行实测；均是经验系数，,,,。

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