[發明專利]基于分形理論確定堆石料填筑指標及現場填筑質量檢測的方法

有效

• 申請號: 201710334181.5
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN107543775B
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 朱晟
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N9/36
• 分類號: G01N9/36;G01N15/08;G01N15/02
• 代理公司: 32200 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 彭英

1.一種基于分形理論確定堆石料填筑指標及現場填筑質量檢測的方法，其特征在于，堆石料的填筑標準采取孔隙率和相對密度的雙控指標，包括以下步驟：

步驟1，選取料場或填筑場地施工面的堆石料，進行材料級配的統計分析，建立不同最大控制粒徑條件下的顆粒級配分布分形模型；

對堆石料進行材料級配的統計分析的分形分布公式：

或

其中，p_i為縮尺級配小于某篩孔直徑d_i的質量百分數，d_max級配料的最大粒徑，d_min級配料的最小粒徑，D為堆石料級配的粒度分形維數；

步驟2，根據顆粒級配分布分形模型，選取兩組以上代表性縮尺級配堆石料，進行室內相對密度試驗，建立室內試驗極值干密度或孔隙率與級配特性之間的關系曲線；

步驟3，確定堆石料設計相對密度壓實標準Dr，選取料場或填筑場地施工面的堆石級配包絡線范圍內不低于代表性縮尺級配組數的堆石料，根據步驟2試驗得到的最大、最小干密度，計算制樣干密度，進行室內壓縮試驗，建立代表性縮尺級配堆石料的壓縮模量與級配特性之間的關系曲線；

計算堆石料的干密度公式為：

其中，γ_d為干密度，γ_max為最大干密度，γ_min為最小干密度，Dr為設計相對密度指標，n為孔隙率，Gs為堆石料的母巖比重；

步驟4，根據堆石料填筑體的工作應力范圍，設定滿足規范相對密度要求且與堆石料工作條件相適應的最低壓縮模量參考值，根據步驟3得到的壓縮模量與級配特性之間的關系曲線，確定滿足大壩變形控制要求的粒度分形指標或級配范圍；

步驟5，根據步驟4得到的堆石料粒度分形指標或級配范圍，進行現場填筑級配的極值干密度試驗，得到滿足大壩變形控制要求的填筑孔隙率指標或指標范圍；

步驟6，對選定堆石料的粒度分形指標或級配范圍，按步驟3、步驟5確定的相對密度和填筑干密度指標碾壓壓實，進行滲透試驗測量滲透系數，若不滿足滲透要求，縮減調整步驟4確定的粒度分形指標或級配范圍，直到滿足要求；檢測包括以下步驟：

步驟A，進行現場挖坑檢測填筑質量時，按灌水法或灌砂法測量堆石體的干密度；同時進行級配篩分，求取最大粒徑以及粒度分形指標；

步驟B，利用步驟A檢測坑內堆石料的最大粒徑以及粒度分形指標，根據步驟5不同最大控制粒徑下的極值干密度值與級配特性之間的關系，查取檢測坑內堆石料的最大、最小干密度，并利用步驟3確定的設計相對密度壓實標準Dr，計算滿足壓實要求的干密度或孔隙率指標；

步驟C，對于步驟B檢測坑內堆石料的干密度或孔隙率檢測值，同時滿足步驟5和步驟B的干密度或孔隙率要求，則檢測坑的填筑質量合格；否則為不合格。

2.根據權利要求1所述的基于分形理論確定堆石料填筑指標及現場填筑質量檢測的方法，其特征在于：在步驟1中堆石料級配統計分析的原則為：初選級配的包絡線范圍，選取最大控制粒徑不應低于50組并包含設計級配的上、下包線和平均線。

3.根據權利要求1所述的基于分形理論確定堆石料填筑指標及現場填筑質量檢測的方法，其特征在于：所述步驟2中試樣室內最小干密度試驗采用松鋪法；最大干密度試驗的操作方法為，采用表面振動器法或振動臺法，對步驟1選定的堆石料，進行最大干密度值試驗。

4.根據權利要求1所述的基于分形理論確定堆石料填筑指標及現場填筑質量檢測的方法，其特征在于：所述步驟2中室內相對密度試驗采用室內極值干密度縮尺試驗。

5.根據權利要求1所述的基于分形理論確定堆石料填筑指標及現場填筑質量檢測的方法，其特征在于：所述步驟3的操作方法為，在料場級配包絡線范圍內，選取任一最大控制粒徑的堆石料代表性級配，試驗組數不應低于5組。

6.根據權利要求1所述的基于分形理論確定堆石料填筑指標及現場填筑質量檢測的方法，其特征在于：所述步驟4的操作方法為，確定最低壓縮模量參考值時，考慮到堆石料應力應變的非線性以及室內試驗縮尺效應的影響，根據不同高度堆石壩或同一座堆石壩不同區域的工作應力范圍進行選取。

7.根據權利要求1所述的基于分形理論確定堆石料填筑指標及現場填筑質量檢測的方法，其特征在于：步驟4，選取堆石料的壓縮模量控制值為:0.8～3.2MPa范圍內不低于150MPa，3.2MPa到6.4MPa范圍內不低于200MPa。