[發(fā)明專利]考慮各因素相互作用的含碳酸鹽砂土的工程分類方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710465703.5
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN109142410B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李颯;劉富詩;張彥龍;戴旭
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: G01N23/223
• 分類號: G01N23/223
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 吳學(xué)穎

本發(fā)明公開了一種考慮各因素相互作用的含碳酸鹽砂土的工程分類方法：將取樣碳酸鹽含量大于90％的砂土與標(biāo)準(zhǔn)石英砂分別進(jìn)行篩分試驗，篩分出四種粒組砂樣，按照質(zhì)量百分比標(biāo)準(zhǔn)，配得24組混合砂試樣；利用X射線熒光光譜儀分別測量混合砂試樣碳酸鹽實際含量；利用直剪試驗測定不同組混合砂內(nèi)摩擦角，按照內(nèi)摩擦角大小分為四種類型；繪制氣泡圖；根據(jù)兩種不同類型砂土在氣泡圖的相對位置與變化趨勢，用一條圓弧將數(shù)值點在氣泡圖中分隔開，確定圓心坐標(biāo)，繪制一系列不同半徑的同心圓曲線簇，調(diào)整曲線簇半徑來實現(xiàn)不同類型砂土數(shù)值點分隔,定義同心圓半徑為碳酸鹽指數(shù)；根據(jù)Clark的命名方法對不同區(qū)域含碳酸鹽砂土進(jìn)行分類與命名。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種方法，更具體的說，是涉及一種考慮各因素相互作用的含碳酸鹽砂土的工程分類方法。

背景技術(shù)

在世界南緯和北緯30°之間的大陸架和海灣地區(qū)廣泛存在著碳酸鈣含量各異的碳酸鹽沉積物，它是因為長期在飽和的碳酸鈣溶液中，經(jīng)物理、化學(xué)及生物化學(xué)作用后而形成的一種與陸相沉積物有很大差異的巖土體，具有易破碎、高孔隙比、力學(xué)性質(zhì)特殊等特征；因此，這種沉積物的工程分類標(biāo)準(zhǔn)與常用的土的工程分類有所不同；同時，已有資料顯示全球海域表層碳酸鹽沉積物主要為含碳酸鹽的砂土。隨著“一帶一路”國家戰(zhàn)略的發(fā)展，我國深度參與了包括北非、西亞、東南亞等沿海國家的基礎(chǔ)建設(shè)，建設(shè)中就面臨著對含碳酸鹽砂土如何進(jìn)行合理的工程分類與系統(tǒng)的命名的問題。

目前，由Clark和Walker提出的碳酸鹽類沉積物工程分類使用頻率較高，然而已有的研究表明，含碳酸鹽砂土的工程性質(zhì)受到碳酸鈣含量、粒徑共同作用的影響?？紤]到采用統(tǒng)一的碳酸鈣含量來劃分含碳酸鹽砂土的類別，這種“一刀切”的劃分方法無法揭示不同碳酸鹽含量、粒徑共同作用下含碳酸鹽砂土的工程性質(zhì)，具有一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，考慮碳酸鈣含量、粒徑耦合作用下導(dǎo)致含碳酸鹽砂土工程性質(zhì)的差異，提供一種更為合理的考慮各因素相互作用的含碳酸鹽砂土的工程分類方法，同時規(guī)范這種砂土定名術(shù)語，便于從命名上科學(xué)地反映其工程性質(zhì)差異。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

本發(fā)明的考慮各因素相互作用的含碳酸鹽砂土的工程分類方法，包括以下步驟：

步驟一，將現(xiàn)場取樣獲得的碳酸鹽含量大于90％的砂土與標(biāo)準(zhǔn)石英砂分別進(jìn)行篩分試驗，分別篩分出1–2mm、0.5–1mm、0.25–0.5mm、0.075–0.25mm四種粒組；將相同粒組的兩種砂土分別按照碳酸鹽砂土質(zhì)量百分比為100％、80％、60％、40％、20％、0％的標(biāo)準(zhǔn)，配得24組混合砂試樣；

步驟二，利用X射線熒光光譜儀分別測量不同碳酸鹽砂土質(zhì)量百分比的四種粒組混合砂試樣中碳酸鹽的實際含量；

步驟三，通過直剪試驗測定不同碳酸鹽含量的四種粒組混合砂的內(nèi)摩擦角將內(nèi)摩擦角的最大值與最小值相減后除以4的值記為增量值Δa，將內(nèi)摩擦角滿足的混合砂分別記為第一種類型砂土、第二種類型砂土、第三種類型砂土、第四種類型砂土；

步驟四，繪制由試驗測得的混合砂內(nèi)摩擦角與碳酸鹽實際含量、中間粒徑的氣泡圖，圖中共24個氣泡；

步驟五，用圓弧線對第四種類型砂土數(shù)值的邊界點進(jìn)行擬合，得到包含全部第四種類型砂土的包絡(luò)線，同時得到圓心坐標(biāo)；用確定好的圓心坐標(biāo)繪制一系列不同半徑的同心圓曲線簇，通過不斷修改曲線簇半徑來實現(xiàn)第一種類型砂土、第二種類型砂土、第三種類型砂土、第四種類型砂土彼此之間的數(shù)值點分隔,其中同心圓半徑定義為碳酸鹽指數(shù)；

步驟六，根據(jù)碳酸鹽指數(shù)對混合砂內(nèi)摩擦角與碳酸鹽含量、中間粒徑的氣泡圖的分區(qū)，參考Clark的命名方法對氣泡圖中不同區(qū)域的含碳酸鹽砂土進(jìn)行分類與命名。

步驟五中所述碳酸鹽指數(shù)I_Ca的計算公式為：