论天然沉积砂卵石粒度分布的分形结构

根据分形几何学理论，研究了甸黄河及陕西省的石头河、河家山古河道河床天然沉积砂卵石的粒度成分特征，发现在双对数坐标下粒度含量与粒径之间呈直线关系，表明粒度分布具有分形结构，根据直线的斜率ｂ，由公式Ｄ＝３－ｂ可求得相应的分维，计算所得的分维在２．５５－２．８７之间，并讨论了分维与粗粒土级配的关系，提出了以分维Ｄ代替不均匀系数Ｃｕ和曲率系数Ｃｃ作为表征粗粒土级配的指标。     

分形理论在软弱层带粒度成分特征中的应用

软弱层带的粒度成分往往是控制其物理力学性质的重要因素。根据分形几何学理论，在双对数坐标下某坝区软弱层带的粒度含量与粒径［M(r)／M～r］存在直线段，表明土的粒度分布具有分形结构。通过该直线的斜率b，由公式D＝3-b求得相应的分维值在1.881～2.355之间，平均值为2.121.讨论了分维与粒度级配的关系，提出以分维D代替不均匀系数Cu和曲率系数Cc作为表征粒度级配的指标，即当D＝1.887～2.631时，其级配称为良好级配。     

宽级配泥沙分形特性及其输移规律试验研究

为了探寻宽级配泥沙粒度分形特性及其输移规律,通过水槽冲刷试验,分析了床沙和推移质的分形特征,并对不同床沙、不同流速条件下的泥沙粒度分维值进行了定量的计算和对比。结果表明:不论床沙还是推移质的级配都具有良好的统计自相似性,具有分形特征;级配是否连续对于粒度分维值的变化存在显著影响,床沙粗化后粒度分维值变小,且随着冲刷流速的增大,非连续级配时粒度分维值逐渐变小,而连续级配时粒度分维值逐渐变大。推移质粒度分维值与其所对应的中值粒径存在显著的负相关性。     

粗粒土的颗粒级配对渗透系数的影响规律研究

通过对不同级配粗粒土的渗透试验研究和相关性分析，指出粗粒士的渗透系数与反映其颗粒级配特征的不均匀系数和曲率系数存在较大的相关性，并以太沙基公式为例，将原有公式修正为与级配参数相关的函数表达式，从而体现出粗粒土渗透系数与级配特征的关系，为粗粒土的工程特性进行了有益的进一步探索性研究。     

颗粒级配对非饱和红土土-水特征曲线的影响

颗粒级配是影响土-水特征曲线的主要因素之一,探讨这个问题对研究非饱和土的渗流和强度特性具有重要价值。以江西红土为研究对象,人工配制5组颗粒级配不同的土样,基于分形理论研究其分形特征及其分维数,结合滤纸法试验测量土样的土-水特征曲线并求得其特征值,然后分析各特征值与分维数之间的关系。结果表明:对于不同颗粒级配的土-水特征曲线,同一体积含水率下细土颗粒含量越多的土样其基质吸力越大;粗细土颗粒含量不同的土样均具有较好的分形特征;颗粒级配定量指标均随分维数的增加呈现出先增后减的规律;且分维数随着细粒土含量的减少而降低,进气值和残余基质吸力值均随分维数的增大而提高。说明可运用分维数讨论颗粒级配对土-水特征曲线的影响。     

粗粒填料土分形特征与可压实特性相关性研究

粗粒料填土因其压实性好、透水性强、抗剪强度高而被广泛作为路基填料,其颗粒组成是影响可压实性的主要因素。以沪昆客运专线施工现场采集的数十组路基粗颗粒填土为研究对象,首先分析其是否满足分形特征,然后应用分形理论研究其质量分维数与可压实性之间的相关性。结果表明,当分形维数在一区间范围内时,粗粒土可压实性能良好,超过这一范围后,压实性能下降。可采用分形维数作为评价粗粒料填土级配的指标。     

悬沙中D〉0．06mm粗粒的粒析级配组成及其改正方法

本文首先简述Ｄ＞０．０６ｍｍ泥沙的粒析沉降特性及其粒径偏粗的原因。继之对悬沙中粒径大于０．０６ｍｍ的粒析级配组成机理，及级配组成不同对标准粒径Ｄｂ与粒析粒径ＤＬ关系的影响进行了详细研究。在以上研究工作的基础上，开展了Ｄｂ与ＤＬ的比较试验，得出了粗、中、细型悬沙的Ｄｂ～ＤＬ关系和对ＤＬ的改正方法。     

分形理论在北水南调干渠细粒土研究中的应用

分形几何学是以极不规则几何图形为研究对象的一门几何学，分形集的三要素包括形状、随机性和维数。利用分形理论对北水南调干渠中细粒土进行研究，研究结果表明，北水南调干渠中细粒土的强度随粒度分维的增大而增加，并且具有显著的关系。所以，粒度分维可作为评价土体强度等力学参量的一个重要结构参数。     

无粘性粗粒土的渗透试验研究

无粘性粗粒土颗粒组成具有较大分散性特点,其渗透系数受颗粒组成影响较大.为了探寻无粘性粗粒土级配对渗透系数的影响,通过室内试验方法进行不同级配的无粘性粗粒土渗透试验研究,试验结果表明,无粘性粗粒土渗透系数与其颗粒级配具有相关性.以太沙基公式为例,将原有公式修正为与级配参数相关的函数表达式,从而体现出无粘性粗粒土渗透系数与级配的关系,为无粘性粗粒土的工程特性进行了有益的探索.     

塔城水电站筑坝材料的分形维数及其统计特征

粗粒料的颗粒组份大小、形状及其接触方式决定了粗粒料的物理与力学性质,而分形几何在描述上述问题时具有独特优势。以塔城水电站筑坝材料为研究对象,通过建立分形模型,研究粗粒料的分形特性和细料含量对其分形维数的影响,在此基础上建立粗粒土分形维数的统计模型。利用试验成果对该模型进行了参数估计,通过拟合优度检验验证了模型的合理性。分析结果表明,塔城水电站筑坝材料的粒径分布具有较好的分形特性,分形维数介于1.181 9~2.632 3,且服从Weibull概率分布模型。粗粒土中分形维数与细料的含量呈显著正相关,两者的关系可用对数函数描述。上述分析表明,可以用分形维数代替级配曲线来表示堆石料的粒径分布特征,从而使问题得以简化。     

垂直剖面上玄武岩红土的分形结构

本文借助分形几何理论，探讨垂直剖面上玄武岩红土在加分散剂前后颗粒粒度的分维变化特性。研究结果表明：不论是否加分散剂，红土的颗粒粒度都存在线性分形结构。不加分散剂，存在两个无标度区，沿剖面从上到下，分维值逐渐增大；加分散剂，存在一个无标度区，沿剖面从上到下，分维值逐渐减小。分维值的大小反映了红土中颗粒粒度的变化特点。     

碎石尺寸对碎石土强度影响的大型直剪试验研究

以田师府—桓仁铁路大前石岭隧道边坡碎石土为研究对象,配置了3组含碎石尺寸不同的重塑碎石土样并采用大型直剪仪进行了剪切试验研究,探讨了碎石尺寸对碎石土抗剪强度的影响作用规律。在此基础上,利用现代非线性理论-分形理论,采用分形几何方法研究了该碎石土重塑样的粒度分布特征,得出了不同碎石尺寸下碎石土的分形维数,并探讨了碎石土的强度特征与粒度分形维数之间的关系。研究表明在粗粒含量相同的情况下,碎石土的抗剪强度随着碎石尺寸的相对增大而增大;内摩擦角随着碎石尺寸的相对增大而增大;而黏聚力呈现相反的趋势,随着碎石尺寸的相对增大而降低;随着碎石尺寸的相对增大,分形维数增大,分形维数越大,其颗粒粒度分布越不均匀,反之分形维数越小,其颗粒粒度分布越均匀。碎石土抗剪强度和粒度分形维数有一定的相关性,黏聚力随着分形维数的增大而减小,而内摩擦角呈现相反的趋势,随着分形维数的增大而增大,黏聚力和内摩擦角均与粒度分形维数近似呈现抛物线函数关系。     

粗粒土孔隙比及级配参数与渗透系数概率的相关性研究

孔隙比和颗粒级配是粗粒土渗流力学特性的重要影响因素。利用Copula理论适合建立多个非独立变量间联合分布函数的优点,以渗透试验成果为数据基础,构造了反映粗粒土渗透系数k、孔隙比e、级配不均匀系数Cu和曲率系数Cc间相关关系的四维最优Archimedean Copula函数(即Nelsen No 13,四维单参数对称Archimedean Copula函数)。利用构造的最优四维Copula函数求条件概率,便可得到粗粒土渗透系数估值的保证率,或者计算在一定保证率条件下的渗透系数。通过比较渗透系数试验值与Copula函数法、Terzaghi法及Hazen法计算值,阐述了Copula理论用于粗粒土渗透参数估值的可靠性。     

土颗粒粒径分维值与土的粘聚力的关系

文章从分形的角度出发,利用原生土具有分形结构的性质,建立了土颗粒径分维和土颗粒组成的关系。通过分析土粘聚力的实质,从理论上推导土的粘聚力与土颗粒分维值之间的关系,并通过实验资料对其进行验证。实验资料表明,随着土的分维值的增大,土的粘聚力增大。     

垂直剖面上玄武岩红土的分形结构

本文借助分形几何理论 ,探讨垂直剖面上玄武岩红土在加分散剂前后颗粒粒度的分维变化特性。研究结果表明 :不论是否加分散剂 ,红土的颗粒粒度都存在线性分形结构。不加分散剂 ,存在两个无标度区 ,沿剖面从上到下 ,分维值逐渐增大 ;加分散剂 ,存在一个无标度区 ,沿剖面从上到下 ,分维值逐渐减小。分维值的大小反映了红土中颗粒粒度的变化特点     

宽级配砾石防渗土料的防渗抗渗特性研究

结合瀑布沟水电站、硗碛水电站等利用宽级配砾石防渗土料的工程实例,对宽级配砾石防渗土料作为高土石坝防渗体填筑材料的防渗抗渗特性进行了深入探讨,并分析了粗粒含量对砾石防渗土料的级配、击实密度、防渗特性和抗渗特性的影响,探讨了填筑密度、填筑含水率与渗透系数的关系,以及粗粒的破碎对改善土体的防渗性能的作用,提出了上坝土料的级配...     

炭质泥岩粗粒土动态回弹模量及预估模型研究

【目的】为研究炭质泥岩粗粒土动态回弹模量在荷载、级配和含水率影响下的变化规律,【方法】开展室内三轴试验,探究不同应力状况、分形维数和含水率条件下炭质泥岩粗粒土的动回弹特性。【结果】试验结果显示：炭质泥岩粗粒土动态回弹模量随体应力的增大而增大,随动偏应力和含水率的增大而减小;含水率对动态回弹模量影响较大,在含水率较小时,回弹模量随分形维数的增大而减小,随着含水率的增大,回弹模量逐渐随分形维数的增大而增大。【结论】采用三参数复合模型对试验结果进行回归分析,试验结果与模型有较好的拟合效果,并提出了基于含水率和分形维数的三参数经验预估模型,可有效预估炭质泥岩粗粒土动态回弹模量。     

混凝土中的分形效应初探

将分形几何引入到混凝土研究领域,对混凝土的受压损伤破坏过程和骨料所表现出来的分形现象进行了分析。通过对混凝土裂缝和骨料的分形研究,提出了一种定性描述混凝土破坏过程的方法,根据分形原理导出混凝土骨料分维数和级配的关系,并通过工程试验加以验证。     

土的级配特征与连续级配方程研究

级配显著影响着土的工程力学特性,深入研究土的级配特征并建立级配方程将其定量表达,对于土的物理力学性质分析与工程应用至关重要。通过分析不同粒组含量分布态势下土的级配特征,确定了连续级配土级配曲线的基本形态。基于Burr分布,提出了一个适用于各类连续级配土的连续级配方程,对级配方程特征参数和级配曲线形态的关系进行定量分析,并利用实际工程数据验证了该连续级配方程的广泛适用性。研究表明：土的粒组含量分布态势和级配曲线形态有很好的对应关系,连续级配曲线存在近似直线形、双曲线形、上凸形和反S形等4种基本形态;提出的连续级配方程可以很好地描述连续级配曲线的4种基本形态;通过连续级配方程特征参数分析,可以定量判断土的级配曲线形态和级配优劣情况;连续级配方程对天然砂砾料和人工爆破堆石料等粗粒土,以及覆盖层天然砂土、粉土和黏土等细粒土,均能够很好地描述它们的级配特征。     

降雨入渗下非饱和土边坡临界稳定性分析

运用分形模型预测非饱和土的土水特征曲线与导水系数曲线,结合孔隙气体流动分析,模拟降雨入渗条件下的一维非饱和渗透过程。根据非饱和土抗剪强度的分形模型,导出降雨入渗下非饱和土边坡临界深度公式,并分析了影响边坡稳定性的因素。非饱和土的分维与进气值影响土体的水理性质。分维影响降雨的入渗速度与入渗深度,而进气值影响降雨入渗下土体吸力的变化曲线形态。非饱和土的饱和导水系数与降雨强度对边坡稳定性影响较大,在降雨强度远大于非饱和土的饱和导水系数时,孔隙气体在降雨入渗过程中将产生气压,对吸力产生影响。