基于双分形级配模型参数的粗粒土渗透系数计算公式

粗粒土在自然界中分布广泛且在工程中应用普遍。渗透性是粗粒土的重要性质,对于同种粗粒土,因颗粒级配与孔隙特征几乎决定其渗透性,原则上其渗透系数应该可基于颗粒级配和孔隙特征参量计算得到。采用基于分形理论建立的双分形级配模型对粗粒土的连续级配、间断级配进行定量描述,以确定该级配模型的适用性并获得级配模型参数。在此基础上,基于双分形级配模型参数和Kozeny-Carman公式构造出包含级配参量及孔隙率的渗透系数计算公式。在论述了计算公式中各项物理意义后,基于现有文献的实测数据验证该计算公式的有效性。结果表明,双分形级配模型能准确唯一地定量描述粗粒土的颗粒级配;建立的含颗粒级配参量和孔隙率的粗粒土渗透系数计算公式是合理的,该公式适用于计算连续和间断级配粗粒土的渗透系数。

沥青混合料分形维数与马歇尔试验研究

沥青混合料作为一种结构复杂的混合物,其存在着多种分形特性。通过分形级配理论,研究了沥青混合料的分形特性,并探求分形维数的计算方法;通过马歇尔试验,探究分形维数与混合料级配的相关性。分析表明:随着混合料分维数的增大,级配变细。

干湿循环作用下红层软岩填料强度特性试验研究

为揭示干湿循环条件下崩解性红层软岩填料的强度特性,开展了3项试验。首先,制备了经受0~8次干湿循环作用的红层软岩填料压实试样进行固结排水三轴试验。结果表明:相同围压下红层填料试样的峰值强度随干湿循环次数增加呈现先下降后上升的特点,与此同时,在固结阶段,经历不同干湿循环变化试样的体变是随干湿循环次数单调增大的。然后,进行了受限环境下红层软岩的崩解试验,将具有崩解性岩块放在受限环境中经受干湿循环作用。结果表明:具有崩解性的岩块在受侧限环境中经历干湿循环,岩块整体上不崩解,但边角存在剥落现象。最后,对在首先环境下经历干湿循环作用的岩块饱和后进行抗压强度测试,发现岩块强度随干湿循环次数增加而降低,但是强度仍显著高于填料强度。以上试验研究表明:红层填料试样的峰值强度随干湿循环次数增加呈现先下降后上升的特点,与一般岩土不同。其展现的变化规律由3种作用机制综合形成,即干湿循环对岩土结构普遍的破坏作用导致的强度下降机制;受限条件下崩解性红层软岩经历干湿循环后仍保持原来的完整性的强度稳定机制;干湿和固结压力联合作用下,应力集中导致的颗粒边角被破碎形成的微观结构调整引起的强度上升机制。

基于分形理论的红层软岩填料缩尺料制备方法

采用分形理论研究了在室内采用球磨机制备与现场填料具有相同分形维的缩尺料的方法.基于对模拟现场重复破碎机制的考虑,选用球磨机作为破碎岩块制备缩尺料的设备.通过正交试验,研究了岩块初始粒径、球磨机转数、钢球数等参数对分形模型拟合优度、颗粒分形维的影响.在此基础上,通过中三轴制样试验进一步研究了试样制作过程对缩尺料二次破碎的影响.研究结果表明,对于红层软岩,采用破碎参数:球磨机转数100转,钢球数9个、岩块初始粒径20 mm,可以制备得到与现场原料相同分形维的中三轴试样缩尺料.

气孔构造玄武岩填料压实质量控制方法研究

气孔构造玄武岩具有成岩材料质地坚硬、整体强度低的特点,是一种特殊的硬质软岩,如何对这类岩石填料进行压实质量控制有待深入研究。本研究在海口市选择典型气孔构造玄武岩填料进行现场试验,对压实前后和压实过程中路堤进行灌水法、沉降量、颗粒级配检测,然后引入分形理论对压实前后气孔状玄武岩填料的颗粒结构特征进行分析。结果表明:压实后气孔构造玄武岩填料密度显著提高,路基表面沉降逐步稳定,但颗粒级配稳定,粒度分形维变化也很小。因此采用压实工艺控制结合沉降差测试的方法能够对气孔构造玄武岩路基的压实质量进行有效的控制。