考虑围压影响的间断级配散粒土潜蚀规律试验研究

利用应力动态联动式渗透变形试验系统,选用间断级配散粒土材料开展了潜蚀试验,探索了30、60、90 kPa围压条件下土体潜蚀规律,分析了不同围压下细颗粒流失、体积变化及临界水力梯度的变化特征。试验结果表明:在较小围压下,细颗粒易于流失,导致土体孔隙连通性增强,渗流流速显著提高;而较大围压则压缩了土体孔隙,降低了渗透路径通畅性,使得渗透系数明显降低。在低水力梯度时渗流流速与水力梯度呈现非线性变化,但随水力梯度增大逐渐趋向线性,基本符合达西定律;围压增大导致土体潜蚀启动的临界水力梯度提高,二者呈正相关关系。围压对不同阶段细颗粒流失的影响存在差异,但对细颗粒流失总量的影响不显著。较大围压下土体内部颗粒结合更紧密,试样的变形程度更小,而在30 kPa的低围压条件下,试样体积变化曲线呈明显的阶梯式变化。

不良级配粉细砂路基碾压数值模拟

我国滨海地区存在大量粉细砂,其级配较差,为减少客土使用,可将其用做路基填料。依托海南某旅游公路粉细砂填筑路基项目,建立不良级配粉细砂路基压实过程的PFC2D模型,研究压实作用力、静动碾压和压实遍数的压实效果,建立压实度K和孔隙率n关系。结果发现,不同压实力作用下粉细砂孔隙率沿深度变化不明显,动碾相对于静碾压实效果更好且作用深度更深,随碾压遍数增加,粉细砂孔隙率减小,路基压实度增大,但碾压超过一定遍数后,对压实效果提升不明显。数值模拟与现场试验结果较为一致。

基于SAM图像处理的堆石料级配计算方法及验证

堆石料级配检测是堆石坝施工过程中质量控制的重要环节,传统方法通常采用现场人工筛分法测量,存在检测样本少、效率低、干扰施工等问题。提出了一种基于图像处理的堆石料级配计算方法,采用国际最新Mata AI开源的通用图像分割大模型Segment Anything Model(SAM)对筑坝堆石料进行自动图像分割,提出堆石长宽比、面积比等堆石形态学几何参数用于提取堆石料图像中的堆石颗粒目标;同时,建立堆石形态数据库、堆石实例分割数据库,并分析参数取值和验证堆石图像级配计算方法的有效性;最后,试验验证结果表明该方法能够有效识别出图像中的堆石颗粒目标,实现级配曲线的智能识别,以及曲率、不均匀系数等级配指标的快速计算。该方法计算获得的级配与真实筛分法测的级配相关性可达0.94,平均绝对误差约5%,能够在堆石坝施工过程中有效辅助检测堆石料的颗粒级配信息,服务堆石坝的施工碾压质量控制。

堰塞坝颗粒级配统计分析

堰塞坝通常由地震、降雨等诱发,分析堰塞坝物质组成对探究坝体稳定性、开展下游灾害评估具有现实意义。本文利用统计分析方法探究了堰塞坝颗粒级配的数值分布、不同地区坝体的结构差异。在此基础上,通过分析稳定坝和不稳定坝的颗粒级配,发现最大的5%的粗颗粒显著影响堰塞坝稳定性,并通过Principal Component Analysis(PCA)技术提出了一种堰塞坝颗粒级配指标DCI。该研究成果可为堰塞坝风险评估提供参考。

再生骨料级配对再生透水混凝土性能的影响

再生透水混凝土是一种环保型建筑材料,具有良好的透水性和生态效益。文章探讨了再生骨料级配对再生透水混凝土性能的影响。研究采用单粒级配和连续级配两种不同级配类型,对再生骨料透水混凝土性能进行对比分析,并以天然骨料透水混凝土作为参照。所使用的再生骨料为砖混再生骨料,主要考察的技术指标包括抗压强度、抗折强度及透水系数。研究结果表明,合理的再生骨料级配能够显著提高再生透水混凝土的性能,拓宽其应用范围。

骨架密实型水泥稳定煤矸石级配设计与性能研究

为研究级配对水泥稳定煤矸石路用性能的影响,采用陕西省榆林地区小保当煤矿煤矸石作为研究对象,以逐级填充法和K法为基础,根据7 d无侧限抗压强度(UCS)结果优选出适宜的煤矸石粗细集料比例,并确定骨架密实型水泥稳定煤矸石集料的合理级配范围。在此基础上,进行劈裂强度(SS)、抗压回弹模量(CRM)、抗冻性能和收缩特性试验,并将所确定的级配的上限、中值和下限与规范推荐级配中值(GF)下制备的混合料的相关性能进行对比。研究结果表明,当煤矸石粗集料与细集料含量之比为40%~50%时,水泥稳定煤矸石形成骨架密实结构。水泥剂量为5%(质量分数)时,与GF级配试件相比,设计级配中值(TJ2)试件养护7、28、90 d的UCS分别提高38.03%、40.13%、34.93%(7 d UCS>3.0 MPa),养护28 d的耐冻系数提升30.13%,干缩系数减小35.85%。依所设计的级配制备的水泥稳定煤矸石的路用性能优于规范推荐级配。

膨胀蛭石的颗粒级配对非膨胀型防火涂料性能的影响

[目的]非膨胀型防火涂料因其在火灾中对钢结构稳定可靠的防火效果而得到重视,对该材料的原料配方、生产工艺等方面的研究仍需深入。[方法]在由水泥、高岭土、改性纤维和防火助剂组成的涂料中添加不同粒径范围的膨胀蛭石,以考察膨胀蛭石的颗粒级配对非膨胀型防火涂料性能的影响。[结果]当按质量比6∶15∶36∶43将4~10目、10~20目、20~40目及40~60目的膨胀蛭石复配,制得的防火涂料具有最佳的防火性能,其有效防火时间可达185 min。[结论]通过调整原料的颗粒级配,提高其堆积密度,降低涂料内部的孔隙率,能够有效提高防火涂料的防火性能,这对于非膨胀型防火涂料防火性能的提升具有一定的参考价值。

填筑路基煤矸石基本特性及级配改良

以叶县至鲁山公路工程为例,深入研究煤矸石的基本特性和级配改良作用,作为路基填充物。煤矸石的物理化学性质、粒级分配、击实度、加州承载比等指标通过测试分析,对不同等级分配方案对煤矸石路用性能的影响进行研究,研究表明经过科学级配改进,其强度和稳定性能得到显著提高,使之符合高速公路路基填充物的要求,并作为高速公路工程中矸石级配使用的参考依据。

骨料级配对高性能风电灌浆料的性能影响研究

文章研究了按照不同级配曲线配置的机制砂的特性,利用配置好的机制砂制备了高性能风电灌浆料,并探究了电灌浆料的力学性能。研究结果表明,风电灌浆料的抗压强度与所用砂的级配息息相关,通过调整砂的级配可以配制出抗压强度高达120MPa的大流动性高性能风电灌浆料。

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。

考虑细粒含量的单参数连续级配方程研究

砂土的细粒效应对其物理力学性质具有重要影响,而现有级配方程难准确定量表征砂土的细粒含量。为更准确定量表征砂土的级配特征和细粒含量,提出可考虑细粒含量f_(c)的单参数连续级配方程。分析该级配方程对砂土级配曲线特征的反映能力,论证其对不同类型砂土级配的适用性。同时,构建不均匀系数C_(u)和曲率系数C_(c)与级配方程参数(特征参数m、细粒含量f_(c)和最大粒径d_(max))的关系式,并基于此开展砂土级配试验设计。研究结果表明:1)所提单参数连续级配方程既能完整反映反S形、近似直线形和双曲线形3种典型级配曲线形态,又能准确定量表征砂土的级配特征和细粒含量,相较现有连续级配方程具有更好的适用性。2)d_(max)已知时,通过调整m和f_(c)的组合,单参数连续级配方程可实现对级配曲线形态、特征粒径dP及C_(u)和C_(c)的调控,实现满足工程建设对砂土级配的需求。3)利用C_(u)和C_(c)与级配方程参数的关系式,推导了砂土级配良好条件下对应的m和f_(c)的取值区间,可快速判别砂土级配的良莠情况。4)利用单参数连续级配方程可设计出特定级配特征参数值或参数区间的系列级配曲线,相比传统方法更为准确高效。研究结论可为进一步定量研究砂土级配特征和细粒效应对其相关物理力学性质的影响规律提供理论基础。

基于图像识别的堆石坝堆石料级配识别与评价

土石坝是水电行业应用最广泛的坝型之一,而堆石坝是其最优选择,其坝料颗粒级配对施工质量和运行安全具有重要影响。由于人工筛分具有很大的缺点,图像识别技术正在成为热点。基于图像识别对堆石料开展原位级配检测,针对石料颗粒的形状及分布特点,采用分层法将堆石料分为上、中上、中下、下总共4层,将4层级配曲线根据各自占比进行加权合并,合并曲线与筛分曲线误差在10%左右,相比之前减少了10%,检测结果更为为准确;同时建立了坝料粒径级配评价模型,统计已有堆石坝的分形维数,通过对比模型分形指标和筛分指标,验证了运用分形维数D来评价坝料级配分布的可行性。该方法可为类似工程中颗粒级配的快速、准确检测提供借鉴。

粗骨料粒级和级配对混凝土力学性能影响试验研究

粗骨料的粒级和级配不同均会对混凝土的力学性能产生一定的影响,为得到粗骨料粒级和级配对混凝土力学性能的影响规律,文中针对水利用粗骨料(5~20mm、20~40mm二级配)和两种不同级配的建筑用粗骨料(5~31.5mm连续粒级),采用水胶比为0.45和0.54的混凝土,进行了粗骨料粒级和级配对混凝土立方体抗压强度,抗折强度、劈裂抗拉强度和轴向抗拉强度的影响试验研究。结果表明:6种不同配合比的混凝土,水胶比和坍落度一致时,优化后的建筑用粗骨料混凝土,其立方体抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和轴向抗拉强度,较未优化建筑用粗骨料混凝土和水利用粗骨料混凝土均有所提高。

颗粒级配对压实砾砂类氯盐渍土溶陷特性的影响

为探究颗粒级配对砾砂类氯盐渍土溶陷特性的影响,针对压实砂类(砾砂、粗砂、中砂)及砾石类盐渍土开展室内溶陷试验,并基于试验数据,采用SPSS软件构建了溶陷率与各影响因素关系的分析模型,明确了砾砂类氯盐渍土溶陷敏感参数及权重。结果表明:砾砂盐渍土的溶陷率随细颗粒含量和2~5 mm颗粒含量增加均呈先增大后减小的趋势;粗砂和中砂盐渍土的溶陷率随细颗粒含量的增加而减小,随2~5 mm颗粒含量的增加而增大;砾石类盐渍土的溶陷率随细颗粒含量的增加而增大,随含盐量的增加呈先增大后减小的趋势;对于砾砂,细颗粒含量、2~5 mm颗粒含量对其溶陷率的影响权重分别为0.864、0.126,对于粗砂,细颗粒含量、2~5 mm颗粒含量对其溶陷率的影响权重分别为0.257、0.722,对于中砂,细颗粒含量、2~5 mm颗粒含量对其溶陷率的影响权重分别为0.573、0.411,对于砾石类盐渍土,含盐量、细颗粒含量、2~5 mm颗粒含量对其溶陷率的影响权重分别为0.681、0.234、0.049。

橡胶砾石级配对筋土界面循环剪切特性的影响

橡胶砾石作为基础填料,具有低剪切刚度、高阻尼比的特性。为了研究土工格栅-橡胶砾石的循环剪切特性,利用室内动态直剪仪进行了一系列直剪试验,分析了4种橡胶砾石颗粒级配(级配不良GR1、GR4,级配良好GR2、GR3)、3种橡胶配比(10%、30%、60%)、3种竖向应力(30、60、90 kPa)下土工格栅-橡胶砾石界面的剪应力-剪切位移关系和体变特性。试验结果表明:在循环剪切过程中,各橡胶砾石级配均表现出剪切硬化的特点,但其抗剪强度与纯砾石相比均出现不同程度的降低;橡胶砾石抗剪强度随着竖向应力的增加而增大,4种级配土中GR2表现出最高的抗剪强度,但相较于纯砾石其抗剪强度约下降9%;界面最大竖向位移与竖向应力和橡胶含量成正相关,2种连续级配土GR2和GR3的界面竖向位移较小;在同一颗粒级配下,剪切频率和剪切位移幅值越大,混合土界面峰值剪应力越大;筋土界面剪切刚度随着循环次数的增加而增大,随着橡胶含量的增大而减小,而阻尼比与剪切刚度呈相反的规律。

基于图像识别的土石坝坝料颗粒级配检测方法

【目的】土石坝坝料级配直接影响砾质土压实性、渗透性、压缩性及应力应变关系,是保证坝体稳定安全的重要标准。目前坝料级配的测量主要采用筛分法,但该方法施工效率低下、误差较大,具有很大的局限。为了实现坝料级配参数的智能检测,【方法】利用DIP技术和人工智能算法及大数据理论,建立了一套坝料颗粒级配识别系统。以两河口水电站坝料为依托,采取了规范化的取样标准,得到了具有代表性的坝料样本数字图片,采用了对比度增强和小波变换为一体的手段为坝料的快速准确分割提供了技术支撑,然后采用阈值分割算法进行坝料图像分割,获得了基于图像识别技术的坝料级配曲线,并通过基于BP神经网络的误差修正模型得到了修正后的坝料级配特征曲线。【结果】将使用该方法得到的级配曲线与实测的级配曲线进行比较,发现两者有较高的吻合度,通过该方法得到的级配曲线可以准确检测坝料的各项指标。【结论】建立的坝料颗粒级配识别系统能快速、准确地得到颗粒的级配曲线,克服了筛分法实用性较低的问题,实现了土石坝复杂坝料的快速检测。

基于颗粒破碎特性的盐岩集料基层级配组成设计研究

为实现内陆干盐湖区盐岩集料基层级配组成的科学设计,以罗布泊盐岩为研究对象,分析了不同粒径及含卤水率条件下单粒组盐岩集料颗粒破碎演化特征,构建了复杂粒组下盐岩集料级配转移模型,提出了盐岩集料基层级配组成设计方法,验证了盐岩集料基层级配组成设计方法的合理性,并对比了不同级配组成及失水率下盐岩集料的工程性质。结果表明:击实作用下各粒组盐岩集料均发生颗粒破碎,随着击实能量增加,盐岩集料级配趋于稳定,卤水的赋存会降低单粒组盐岩颗粒破碎率。Weibull分布可有效表征盐岩集料破碎颗粒级配分布特征。推荐的盐岩集料基层级配组成设计方法可有效推演盐岩集料基层的级配演化特征并实现考虑卤水影响的级配修正。盐岩集料颗粒间卤水盐分结晶有利于盐岩集料基层强度形成,失水率为75%的盐岩集料无侧限抗压强度可达到4.1 MPa,盐岩集料可用于干盐湖区公路基层填筑工程。

针片状骨料含量对沥青混凝土骨料级配的影响研究

为研究针片状骨料含量对沥青混凝土骨料级配的影响,本文采用逐级填充法,选用骨架稳定性为衡量骨架级配优劣的唯一指标,考虑针片状含量为0%、20%、25%、30%、35%,利用垂直振动压实仪成型试件。结合加州承载比(CBR)值、骨架密度与空隙率综合评价骨架稳定性,以此确定各组粗骨料级配。采用合成级配的设计方法,将粗细集料进行全粒径骨料级配设计。结果表明,随着针片状骨料含量的增加,全粒径骨料骨架稳定性呈现先增后减的趋势,其中针片状骨料含量为30%的骨架稳定性最优,针片状骨料含量35%的稳定性最劣。

间断级配散粒土侵蚀过程及强度演变机理研究

旨在探究相同应力条件下不同密实度间断级配散粒土管涌侵蚀机理及其侵蚀后强度变化特性,制备干密度为1.80,1.84,1.88 g/cm^(3)的3种土体试样,通过管涌三轴试验深入地探讨了干密度对其破坏临界水力梯度、累计涌砂量、体积变化量及侵蚀后强度变化的影响规律。研究表明:试样破坏临界水力梯度随其干密度增大而增大,且利用Terzaghi公式(F1)、毛昶熙公式(F2)及水利水电科学研究院公式(F3)对其渗流临界水力梯度进行分析,发现在该应力环境下各公式计算结果与试验结果均较接近(优劣度为F2>F3>F1)。试样累计涌砂量与体积变化量均与其干密度呈负相关性变化趋势,其涌砂速率随管涌侵蚀不断发展而逐渐衰减;土的强度受干密度与侵蚀率二者影响,表现为侵蚀后土体强度折减程度随侵蚀进行而逐渐增加,随干密度增大而减小。

隧道弃渣级配碎石细观力学参数研究

隧道弃渣级配碎石作为道路基层填料,能有效避免资源浪费与环境污染。有限元方法将其视为连续介质进行研究时存在一定局限性,而采用离散元对颗粒材料进行模拟时,细观参数对其宏观力学性质的影响并不明确。基于三轴压缩试验和数值模拟,通过正交控制参数变化分析,揭示了颗粒间细观参数与宏观力学参数之间的关联性,明确了细观参数对隧道弃渣级配碎石路用力学性能的影响。结果表明:细观参数中,切向黏结强度对黏聚力值的影响最大,而摩擦系数与内摩擦角值变化联系更密切;初始杨氏模量与刚度比呈负相关,其他参数对其影响不大;与泊松比相关的变化关系中,刚度比与切向黏结强度较其他参数对其影响更大。研究成果可为颗粒流模拟级配碎石的细观参数标定提供参考,也为级配碎石作为道路基层填料的力学性能研究提供了基础。