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。

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。

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。

粗粒土缩尺级配的渗透系数规律试验

粗粒土广泛应用于土石坝和软弱地基处理工程,渗透特性对工程设计的安全性具有重要影响。受室内仪器尺寸限制,只能对原级配粗粒土进行缩尺处理才能试验。然而,原级配粗粒土缩尺会改变土颗粒之间的孔隙大小及孔隙通道之间的连通性,导致缩尺后粗粒土室内渗透试验结果与原级配土的渗透系数存在一定差异,这种差异对准确了解原级配土的渗透特性十分重要。因此,如何通过缩尺试样试验结果准确预测原级配土的渗透系数,成为评价工程现场粗粒土渗透特性的关键。本文基于连续级配方程,将颗粒最大粒径d_(max)和级配面积S作为变量,设计16组不同级配试样,利用自制大型常水头渗透仪对各组试样进行室内渗透试验,定量研究缩尺级配的渗透系数变化规律,并找出不同级配土之间渗透系数换算的方法。结果表明:当级配面积S一定时,渗透系数k随d_(max)增大而增大,级配面积越小该规律越明显;当最大粒径d_(max)一定时,渗透系数k随级配面积S增大而减小;d_(max)和S对k的影响规律可分别用特定函数形式定量描述。根据d_(max)和S与k的关系式建立粗粒土不同级配之间的渗透系数换算模型,通过文献计算出该模型对各类粗粒土不同级配下渗透系数预测值与实测值的误差均在6%内,并利用缩尺级配试验结果反推出原级配渗透系数值且误差仅为2.5%,验证了该渗透系数计算模型对粗粒土的适用性。

考虑炭质泥岩颗粒破碎的级配演化预测模型

为准确预测炭质泥岩在冲击荷载过程中的颗粒破碎及级配曲线的变化,建立炭质泥岩“冲击能和含水率-破碎指标-级配分布”的数学模型。通过引入一个可以描述连续级配曲线的单参数级配方程,建立单参数级配方程和颗粒破碎率B w的数学关系表达式,实现了“破碎指标-级配分布”的转换。通过设置反S型和双曲线型两种典型炭质泥岩填料连续级配,开展了一系列不同含水率和冲击能的冲击试验。结果表明:无论炭质泥岩的初始级配是双曲线型分布还是反S型分布,当冲击能一定时,炭质泥岩的颗破碎率均随着初始含水率的增大而增大;当含水率一定时,炭质泥岩的颗粒破碎率随冲击能的增加而增加,当冲击能量达到6.075 kJ后,颗粒破碎率基本保持不变,各粒组的颗粒含量相对于初始含量的变化趋于一个稳定的比例。根据炭质泥岩在冲击过程中的颗粒破碎率B w与初始含水率和冲击能的关系,建立了颗粒破碎率与含水率、冲击能的数学关系式,实现了“冲击能和含水率-破碎指标”的转换。从而以破碎指标为媒介,建立了“冲击能和含水率-破碎指标-级配参数”的数学模型,并通过验证发现该模型可以较好反映不同冲击能和含水率条件下炭质泥岩级配曲线演化规律。

废旧轮胎胶粉级配对橡胶沥青性能的影响

为确定胶粉级配对橡胶沥青性能的影响,选取8种胶粉级配,基于不同胶粉级配进行定量评价,分别采用常规性能、流变性能和弯曲蠕变劲度试验评价了胶粉级配对橡胶沥青常规性能和高低温性能的影响,通过热重、荧光显微镜和溶解度测试分析了不同胶粉级配橡胶沥青的微观性能。结果表明,随着胶粉级配变细,橡胶沥青的针入度上升,软化点和黏度下降,延度和储存稳定性得到提高。级配越粗对橡胶沥青高温性能的提升效果越好,而级配越细对低温性能提升效果越好。胶粉级配参数与橡胶沥青性能有良好的相关性。粗级配胶粉沥青的高温稳定性更好;细级配胶粉在沥青中有更好的相容性和更大的降解程度,从而提升了橡胶沥青的储存稳定性。

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。

填料与CTST塔盘级配提高催化装置分馏精度的研究

介绍了板式和填料催化裂化装置分馏塔的特点及中国石油化工股份有限公司沧州分公司催化裂化装置分馏塔改造情况。经过顶循塔板更换填料、汽柴油分离段塔板更换填料等改造,形成填料与立体传质塔板(CTST)级配,分馏塔压降由0.049MPa降至0.041MPa,汽油终馏点由201.8℃提高至204.6℃,汽柴油重叠度降低,提高了分馏精度,汽油收率提高2.5个百分点,取得了良好的经济效益。装置改造后,分馏塔顶循段未发生结盐问题,装置运行正常。

全再生水泥稳定碎石混合料级配控制研究

研究通过对配制的多份混合料进行筛分试验,获得配制混合料级配的变异标准差,在以目标级配为中值的基础上加上或减去变异标准差,作为确定级配控制的上限和下限,比较多份混合料配制级配与击实成型后级配的变化,获得废弃混凝土再生集料在拌和、运输、成型过程中的级配变化规律,通过对目标合成比例的调整,降低再生集料在生产各环节的级配变异对混合料矿料成型级配的影响,达到全再生混合料矿料级配优化的目的。

多层次轨道交通线网级配研究

通过对大、中、低运量轨道制式特性分析,在客流、时间和空间层面,通过逐条分析各走廊客流、道路条件,确定走廊的适宜制式。线网层面,大中运量和低运量分别以直达客流最大、线网覆盖率最大为目标,在约束条件下,采用“逐条布设,优化成网”的方法得到轨道线网级配。

高海拔地区宽级配泥石流冲击拦砂坝试验研究

在高海拔地区,由于山高谷深,坡表物质受物理风化严重,物源级配宽度范围大,泥石流的发育频率高,冲击力大,导致拦砂坝损毁严重。为研究高海拔地区宽级配泥石流对拦砂坝的冲击规律,以西藏地区发育的泥石流为原型,建立宽级配泥石流冲击拦砂坝的物理试验模型,选取泥石流容重、水槽坡度与泥石流固相最大粒径为变量,进行27组水槽试验,研究冲击力特征。结果表明:(1)宽级配泥石流在冲击拦砂坝过程中经历“冲击爬高、旋滚回流、堆积回淤”3个接触演化阶段,泥石流容重越小,爬高越大,冲淤过程的阶段性表现越明显;(2)拦砂坝的坝前冲击力随宽级配泥石流容重的增大而减小,在相同坡度和级配的条件下,容重越大,水流携带固体物源运动越困难,泥石流流速降低,泥石流的冲击力减小;(3)拦砂坝的坝前冲击力随沟槽坡度增大而增大,沟槽坡度越大,宽级配泥石流的流速和流深越大,泥石流冲击力就越大,并且泥石流固相粒径越大,坡度对冲击力的影响效果越明显;(4)拦砂坝的坝前冲击力随宽级配泥石流固相最大粒径增大而增大,且变化趋势较泥石流容重及沟槽坡度条件改变时更加显著,最大粒径与泥石流流速、流深没有明显规律关系。研究成果将为宽级配泥石流防治和研究提供一定的数据参考。

基于均衡性能的大粒径级配碎石基层施工关键技术

本文通过分析大粒径级配碎石施工及力学特点,研究基于性能均衡的大粒经级配碎石基层原材质量控制、施工级配优化、离析控制及处置关键技术。基于大粒级配碎石受力及施工特点,提出了大粒径级配碎石原材质量控制关键指标;确定了离析控制与嵌缝密实关键筛孔,并通过现场试铺验证了关键筛孔通过率,得到了大粒径级配碎石性能均衡施工级配控制范围;研究了大粒经级配碎石施工离析行为规律,针对不同施工环节离析行为特点,提出了大粒径级配碎石基层离析控制措施及离析病害处置关键技术。

描述连续级配曲线的级配方程及其适用性

土的颗粒级配对研究土物理力学性质有重要作用,许多学者通过建立级配方程来描述土体级配曲线,但建立的级配方程都具有一定的局限性。对负指数分布累积分布函数进行变形,建立了一个可以准确定量描述连续级配曲线的级配方程。研究新方程对不同土体级配曲线的反映能力,并验证了该方程对各种连续级配土的适用性。结果表明,该级配方程可以反映3种典型的土体级配曲线,并且对于黏土、粉土、砂土和粗粒土等不同土料的级配曲线都能较好的描述。将新级配方程与已有级配方程对比研究,发现新级配方程对试验土及已有文献中级配均拟合较好,具有较强的适用性。

大粒径级配碎石基层在广西普通国省干线公路的应用研究

文章结合广西普通国省干道G241线蒙山夏垌至白竹段工程实例,介绍了大粒径级配碎石基层的原材料控制、室内配合比设计等,分析了不同级配的CBR值及最大干密度,两者均在较高配合比时耐久性及承载力较优,由此提出了大粒径级配碎石基层在养护项目中的施工质量控制措施。

鄱阳湖地区级配不良偏细砂砾石料力学特性

基于大型三轴试验数据,研究了级配和相对密度D_(r)对鄱阳湖地区级配不良偏细砂砾石料强度和变形特性的影响。结果表明:随着小于5 mm粒径颗粒质量分数的增加,砂砾石料压实性能降低;随着大于5 mm粒径颗粒质量分数P_(5)和D_(r)的增大,强度指标、初始切线弹性模量与体积模量增大;本文研究范围内,随P_(5)和D_(r)的增大,强度指标c、φ、φ_(0)、Δφ线性增大,且P^(5)和D_(r)对强度指标的作用效应几乎不存在相互影响;随P 5和D_(r)的增大,邓肯E-B模型参数K、K_(b)增大,且P_(5)越高D_(r)对K、K_(b)的影响越显著,D_(r)越大时P_(5)对K、K_(b)的影响越强烈,存在相互影响效应;提出了考虑级配与D_(r)双重影响的强度指标和变形参数经验计算公式,该公式能高精度预测鄱阳湖地区级配不良偏细砂砾石覆盖层料的力学指标。