颗粒形状及级配对粗颗粒土休止角的影响

为了准确且方便地测量粗颗粒土的休止角,研制了一种基于旋转容器法的粗颗粒土休止角测定仪。利用此装置,对2种粗颗粒土分别进行了15种级配下的休止角试验,并研究了颗粒形状和级配对粗颗粒土休止角的影响。试验结果表明:对于级配相同、颗粒形状不同的粗颗粒土,颗粒呈棱角状砾石料的休止角大于颗粒圆滑的卵石料,不同最大粒径下砾石料的休止角平均值比卵石料高1.3°~2.0°;对于颗粒形状相同、级配不同的粗颗粒土,休止角随最大粒径的增加而增大,最大粒径为20~40 mm时,休止角平均值增长曲线平缓,最大粒径为40~60 mm时,休止角平均值增长速率明显变快;休止角随平均粒径的增大而减小,随不均匀系数的增加而增大。     

级配不连续粗粒土渗透变形试验缩尺方法研究

目前,基于试样的干密度、抗剪强度、变形特性和渗透性等效,提出了各种粗粒土试验超粒径颗粒缩尺方法,但对渗透变形试验中超粒径颗粒的处理并没有明确说明。通过采用不同缩尺方法对具有不同渗透稳定性的级配不连续型粗粒土进行渗透变形试验,并与原级配土的试验结果进行对照,分析了各类缩尺方法对渗透变形试验的适用性。结果表明:对于缺级粒径小于5 mm的级配不连续型土,等量替代法不影响粗料的绝对孔隙体积和细料填充程度,对管涌型和流土型土进行缩尺处理不改变试样的渗透破坏形式和水力条件;相似级配法因土体粒径的等比例减小使反映粗料孔隙尺寸的特征粒径D20相应变小,对管涌型土进行处理后渗透破坏形式转变为过渡型,流土型土的渗透破坏形式虽不会发生改变,但土颗粒离散程度的增大使相应的临界和破坏坡降明显降低;等量替代法能取得优于相似级配法的缩尺效果。     

缩尺方法对粗粒料密度和渗透性影响的试验研究

依据规范推荐的粗粒料超径处理方法,对最大颗粒粒径为200 mm的宽级配料进行缩尺,控制最大颗粒粒径分别为60,20 mm,获取多条模拟级配,对原始级配、模拟级配粗粒料进行最大干密度试验和渗透试验,以研究不同缩尺方法、不同最大颗粒粒径条件下,粗粒料密度和渗透性的变化规律。结果表明:对于最大干密度试验,采用同种缩尺方法获取的最大干密度随最大颗粒粒径的减小而减小,表明粗颗粒的骨架作用显著。因缩尺后的P5含量使细颗粒处于较好的填充状态,可获得较高的最大干密度,其模拟级配试验值更接近原始级配,在此原则下相似级配法和混合法优于剔除法和等量替代法。对于渗透性试验,采用同种缩尺方法处理的最大颗粒粒径较小的试样,其渗透性也较小。细粒料土(尤其是粒径小于5 mm)的含量对渗透系数起到控制作用,缩尺处理应以尽量不改变较细粒料土的含量为原则。此原则下等量替代法最适用。     

考虑应力状态的接触流土试验研究

接触流土作为渗透变形的一种型式,通常由接触面两侧粗细颗粒的粒径比来判别。结合试验研究了应力状态对接触流土临界坡降的影响,结果发现在粗细颗粒的接触带,在同样的水力梯度下,即将流入粗颗粒孔隙之中的细颗粒内部的压应力越大,接触流土破坏越难发生,且发现接触流土临界坡降随着压应力的增大而增大。由此得出:在控制反滤料颗粒级配的基础上,采取结构措施增大细颗粒内部的压应力,可以使反滤层的运行更加稳定。     

粒径对膨胀土无荷膨胀率的影响研究

为了研究粒径大小对重塑土无荷膨胀率试验结果的影响,在符合现有规范的试验条件下,将某地基泥岩碾碎成1~2 mm、0.1~1 mm、0.1 mm的三种不同粒径,进行不同比例组合搭配的重塑土无荷膨胀率试验。试验结果表明:不同粒径大小的膨胀土样的无荷膨胀率试验结果有很大差异,并且不同粒径组合下的无荷膨胀率试验结果呈正态分布趋势,且峰值处的无荷膨胀率值为该重塑土稳定、可靠的无荷膨胀率值,无荷膨胀率试验结果接近峰值处无荷膨胀率值的粒径级配为该重塑土的最佳级配。经过分析得到使重塑土无荷膨胀率结果稳定、可靠的粒径级配是1~2 mm、0.1~1 mm、0.1 mm的土粒质量比为0∶100∶0,即使重塑土无荷膨胀率试验结果稳定可靠的粒径范围为0.1~1 mm。在该粒径范围内的重塑土无荷膨胀率试验结果最为真实、准确。     

不同粒径再生粗骨料混凝土单轴受压应力 －应变关系试验研究

研究了粗骨料粒径对再生混凝土力学性能的影响,为再生混凝土工程中合理选取再生粗骨料粒径及取代率提供参考和依据。以再生粗骨料粒径和取代率为变量,用 5 ～ 20 mm、20 ～ 30 mm 及5 ～ 30 mm 粒径范围内的再生粗骨料制作了不同取代率的二级配再生混凝土试件,利用混凝土单轴抗压的试验方法,分析了不同再生粗骨料粒径以及不同取代率再生混凝土的力学性能。实验结果表明:再生混凝土的弹性模量随取代率的增大而减小; 相同取代率下,再生粗骨料粒径为 5 ～ 30 mm 的二级配再生混凝土的抗压强度比粒径为 5 ～ 20 mm 或 20 ～ 30 mm 的二级配再生混凝土的抗压强度高; 粒径为 20 ～ 30 mm 的再生粗骨料对二级配再生混凝土力学性能的影响最大。再生粗骨料全级配取代,且取代率为 30% 时二级配再生混凝土的抗压强度最大。     

象山水电站土石坝防渗墙塑性混凝土性能试验研究

结合象山水电站现场施工条件,采用5~31.5 mm连续级配天然砂石做塑性混凝土的粗骨料,且只掺用膨润土,进行了连续级配的槽板式和现浇式塑性混凝土新拌、硬化、变形、相对渗透系数及允许渗透比降等试验性能研究,推荐出合理混凝土配合比,获得了成功应用。     

不同粒径再生粗骨料二级配混凝土力学性能试验研究

为研究粗骨料粒径对再生混凝土力学性能的影响,以再生粗骨料粒径和取代率为变量,用5~20、20~30mm及5~30 mm粒径范围内的再生粗骨料制作了不同取代率的二级配再生混凝土试件,对试件进行混凝土单轴抗压试验,分析了不同再生粗骨料粒径以及不同取代率再生混凝土的力学性能。试验结果表明:相同取代率下,再生粗骨料粒径为5~30 mm的二级配再生混凝土的抗压强度比粒径为5~20 mm或20~30 mm的二级配再生混凝土的抗压强度高;再生粗骨料取代率为30%时,二级配再生混凝土的抗压强度最大,取代率为40%时劈裂抗拉强度最大;影响二级配再生混凝土抗压强度及劈裂抗拉强度的主要是粒径为20~30 mm的再生粗骨料。再生粗骨料全级配取代,且取代率为30%~40%时,二级配再生混凝土的抗压强度及劈裂抗拉强度最大。     

大坝混凝土的粗骨料级配

由于水坝的体积大，用来筑坝的混凝土的粗骨料粒径大，分级多，合理确定最大粒径，分级尺寸和级配十分重要，优良的粗骨料级配可显著地降低水泥用量。粗骨料级配也影响混凝土施工性能和骨料生产成本。本文论述了合理的最大粒径和分级尺寸；介绍了选择最优级配的理论和试验结果，提出了最优级配经验值。理论分析证明，间断级配优于连续级配，本文着重介绍间断级配骨料混凝土的试验结果和实用效果，并提出大坝混凝土使用间断级配的粗骨     

基于Rouse公式的紊流区悬沙粒径级配垂线分布规律

基于Rouse公式及紊流泥沙沉速公式,分别推导得到了紊流时的悬沙粒径及级配垂线分布公式,前者直接量化了泥沙“上细下粗”的垂线分布规律,后者则可用于计算不同水层及垂线上总的悬沙粒径级配。通过实例,应用粒径级配计算公式得到了不同水层的悬沙粒径级配。结果表明:泥沙粒径“上细下粗”的分布规律明显;在越远离床面的水层,细颗粒所占的比重越大,粒径分布越均匀。当考虑悬浮高度影响时,以最大粒径悬沙的最大悬浮高度为界,该高度之下级配“等宽”,该高度之上级配“上窄下宽”。     

压缩过程中粗粒土渗透性变化的试验分析

为了研究影响粗粒土渗透系数大小的因素,采用实际工程用砂,通过不同条件下室内渗透试验,分别研究了粗粒土的粒径大小、干容重及相对密实度对渗透系数的影响。结果表明:对于同一粒度成分的粗粒土而言,其渗透系数随干容重的增加而减小,随相对密实度的增加而减小;在粗砂粒范围内,渗透系数随均值粒径的增大而快速增大;在细砾土粒径范围时,渗透系数随均值粒径增大的现象不显著。研究结果表明压缩作用使砂粒土渗透系数的减小较为显著,而对细砾土渗透系数的影响不明显。     

土石坝沥青混凝土心墙酸性砂砾石料的适用性研究

以双桥土石坝沥青混凝土心墙为例,系统地进行了酸性砂砾石料的沥青混凝土配合比试验,包括了添加和不添加抗剥落剂的水稳定及拉伸、抗压、弯曲、渗透和三轴性能对比试验。经系统地进行配合比和酸性砂砾石料适用性试验研究,推荐该工程心墙的沥青混凝土配合比为粗骨料采用50%破碎砂砾石料和50%天然砂砾石料,细骨料采用50%破碎砂砾石料和50%天然河砂,水泥用作填料又兼做提高沥青与骨料黏附力的措施。结果表明,添加与不添加抗剥落剂的酸性砂砾石料沥青混凝土的性能没有明显差别。     

反滤层粒度组成及厚度对大坝渗流特性的影响

反滤层的粒度组成和反滤层厚度及其结构对大坝渗流特性具有显著的影响。针对某黏土心墙砂砾石坝,设计了黏土心墙两侧反滤层材料的颗粒级配范围线（上、下包线）,配制了材料颗粒级配,并对其进行了4组渗透变形试验,获得了试验材料的临界坡降、渗透系数和渗透破坏形式。根据渗透试验结果和双层反滤结构,采用有限元数值方法对两层反滤料厚度的11种组合（厚度变化范围为0.5~2.5 m）的大坝渗流特性进行了模拟分析。结果表明:（1）反滤层的第一层粒度较细,包线内土料粒度由细变粗时,对渗透系数的影响较小,对临界坡降和破坏坡降的影响较大,且破坏类型由流土变为管涌形式;第二层反滤砂砾石颗粒较粗,且粒径5 mm以下细颗粒含量很少,渗透特性取决于粗粒材料的含量,为过渡型破坏类型。（2）当双层反滤层总厚度不变（厚度3 m）时,改变反滤层的厚度组合和粒度组合,对大坝单宽渗流量和心墙出逸点高程的影响较小。第一层反滤料厚度从0.5 m增加到2.5 m,心墙和反滤料的出逸比降均呈非线性增长,第一层反滤料出逸比降增幅为92.7%,第二层反滤料的出逸比降增幅为70.0%。第一层反滤料粒度变化比第二层反滤料粒度变化对心墙和反滤料出逸比降的影响小。（3）反滤层厚度保持3 m时,建议第一层反滤料厚度取1.0~1.5 m,相应地第二层反滤料厚度取2.0~1.5 m;粒度组成选取两层反滤料都靠近下包线位置,即粒度较粗为最优。     

川中红层泥岩颗粒破碎分形特性

红层泥岩填料中泥岩碎块石的含量直接影响压实后填筑体的流变、渗透、强度以及地基变形特性。通过配置不同含水率、不同粗细比的泥岩试样,开展红层泥岩击实后粒径的分布情况及其破碎率和分形维数的研究,探讨分形理论在该种岩土体中的规律和特性。结果表明,泥岩颗粒破碎后的粒径分布具有典型分形特征,分形维数区间分布在2.418~2.529。随着含水率的增加,红层泥岩的破碎率和分形维数均增加。当P₅初始含量较大时,含水率对分形维数的增长影响较大,但初始粗颗粒的增多减缓了分形维数伴随含水率增加而上升的幅度。破碎率和分形维数均是随着含水率的增加而增大,且与P₅初始含量成反比关系,两者具有一定的相关性,满足高斯公式的正态分布关系。     

宽级配粗粒料渗透试验方法探讨

宽级配粗粒料是一种在土石坝中广泛使用的材料.分析了宽级配粗粒料渗透试验方法的研究现状,指出了目前规程规范中存在的问题,归纳了影响宽级配粗粒料渗透试验的几个主要因素,主要包括:试验仪器的尺寸效应、边壁效应以及水中气泡对试验的影响,并有针对性地提出了解决问题的思路.     

近松散层突水涌砂诱发的沉降试验研究

针对近松散层突水、涌砂诱发的沉降问题,设计了一套可以改变涌口直径模拟砂、水涌出的可视化试验装置,对粒径0.075 mm~2 mm标准砂、5 mm~10 mm粗砂构成的砂体,在不同涌口尺寸及不同水力比降下突水、涌砂诱发的沉降规律进行了研究。试验结果表明:细颗粒含量87%、粗颗粒含量13%组成的砂体,当涌口直径大于8 mm时,砂体会发生沉降;继续增大涌口直径,大于16 mm后,砂体会发生溃砂;细颗粒含量60%、粗颗粒含量40%组成的砂体,当水力比降为3.5时,砂体会发生溃砂;当水力比降在6.0~7.5时,细颗粒在渗流力的作用下会在涌口上方形成土拱和滤层,阻止颗粒流失,砂体不会发生沉降。砂体发生沉降时,沉降影响半径和沉降中心深度与涌口直径和水力比降呈线性关系。     

微灌系统泵前无压网式过滤器过滤效率研究

泵前无压过滤器可以有效解决传统泵后过滤器能耗高、压损大等问题,为更加准确和全面评价其过滤效果,以新疆地区常用的泵前网式过滤器为研究对象,分别在实验室和工程现场开展观测试验,并提出有效过滤效率概念,对过滤效率进行了计算。结果表明：过滤前含沙量越大,全沙平均过滤效率就会越大,但某一时刻全沙过滤效率并不一定随着过滤前含沙量的增大而变大,反映出过滤效率除了与泥沙含量有关外,还与滤网孔径大小、泥沙粒径大小和粒组组成等有很大关系;过滤前后细沙的粒组变化不明显,而粗沙变化明显,说明滤网主要对粒径大于网孔直径(本文为0.180 mm)的泥沙过滤有效;根据提出的有效过滤效率概念,计算得到粗沙和细沙平均有效过滤效率分别为95.5%和98.1%;随着粒组直径的增大,粒组的有效过滤效率也逐渐增大,说明同一种滤网在相同条件下对较大粒组的过滤效率要明显大于较小粒组,这充分证明了本文提出的有效过滤效率的合理性。研究结果可补充网式过滤器现有规范中缺乏过滤效率计算方法的不足,为更加准确和全面地评价过滤器的过滤效果提供计算依据。     

1-7河流泥沙10组分界粒径述评

从分界理论和分界阈值等方面,对泥沙分类、球体泥沙沉速、单矿质泥沙、黏粒溶胶、泥沙絮凝、泥沙触变、淤积初始干密度、沙波初始形态、推移质悬移质、床沙质冲泻质等冲积河流泥沙10组分界粒径(分界阈值上界为2.0 mm、下界为0.001 mm)进行了概述,给出了10组分界粒径的特性表和“谱系表”。10组分界粒径的本质核心是粗沙与细沙的划分;基于属性分类方法,10组分界粒径可划分为主要基于泥沙特性(第Ⅰ类),依赖于泥沙与水流两者特性(第Ⅱ类),依赖于泥沙、水流和河床演变三者特性(第Ⅲ类)3种类型;基于确定性分类方法,又可划分为分界意义明确和分界阈值确定(A类)、分界意义明确性较差或者分界阈值确定性较弱(C类)、介于两者之间(B类)3种类型。归纳提出了粗沙与细沙分界粒径、分界粒径与临界流速、泥沙沉速与起动流速等有关河流泥沙分界粒径的讨论问题和研究课题。研究成果提升了河流泥沙分界粒径的系统性和重要性,建立了泥沙“微观”特性与河流“宏观”特性之间的联系。