[發明專利]一種粗粒土滲透試驗邊壁處理層厚度的確定方法

有效

• 申請號: 201811186712.1
• 申請日: 2018-10-12
• 公開（公告）號: CN109297881B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 羅強;劉孟適;梁多偉;陸清元;吳鵬;張猛;謝宏偉;付航
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 陳樹明

本發明公開了一種粗粒土滲透試驗邊壁處理層厚度的確定方法。由顆粒篩分和顆粒密度試驗，測得粗粒土各粒徑組含量、中值粒徑和顆粒密度，計算試樣的代表粒徑d；借助試樣最大干密度和最小干密度試驗，得到粗粒土試樣實際孔隙比e下的平面孔隙比修正系數ξ，推算出反映在平面上等直徑圓堆積模型的堆積角度α，并最終確定在滲透儀直徑D條件下邊壁處理層厚度h。該方法原理明確、操作和計算簡便，利用常規的室內土工試驗手段就能準確地確定邊壁處理層的厚度，為粗粒土滲透試驗提供了合理的邊壁處理層厚度依據。

技術領域

本發明涉及一種粗粒土滲透試驗邊壁處理層厚度的確定方法。

背景技術

粗粒土因具有高抗剪強度、低壓縮性和來源廣泛等優點，已成為土石壩的重要填筑材料。作為筑壩材料的粗粒土，其滲透系數是土石壩滲流控制的基本水力要素；它表征了土體透水性的強弱，是反映填料顆粒組成、密實程度和孔隙大小等因素的綜合指標。在土石壩的施工設計階段，準確獲取粗粒土填料的滲透系數直接關系到工程的安全運營。

常水頭滲透試驗是室內測定粗粒土滲透系數的標準方法，受土中滲流氣泡、流體性質和邊壁效應的干擾和影響，其測試精度差。為提高滲透試驗結果的準確性，試驗規程規定需采用溫度高于室溫3℃～4℃的脫氣水以及動力黏滯系數溫度校正等措施，以消除氣泡和流體性質的影響，但規程中關于邊壁效應的處理方法仍不明確。

所謂滲透試驗的邊壁效應，是由于滲透儀剛性邊壁與土顆粒的接觸異于土顆粒間的接觸關系，導致邊壁與顆粒間的孔隙尺寸大于土體內部顆粒間的孔隙，其結果是邊壁處滲流速度增加、容易形成滲漏通道，試驗測定的滲流量高于流經試樣內部的滲流量，滲透系數測試結果大于試樣真實值。當前的粗粒土滲透試驗操作中，可選用直徑大于10倍試樣最大粒徑的滲透儀，或在滲透儀內壁周圍涂抹柔性材料的方式來解決邊壁滲漏問題。大尺寸的滲透儀往往需要大量的試驗土料以及高壓力、大流量的供水設備，一般室內試驗條件很難達到。故通常是在較小尺寸的滲透儀邊壁上，通過涂抹柔性材料將邊壁與顆粒間的孔隙堵住，以消除邊壁效應。

然而，邊壁涂抹柔性材料時，涂抹厚度是靠操作人員經驗確定、隨意性強。涂抹厚度過薄時，不能達到封堵滲漏通道的目的，測試數據仍然偏大；而涂抹材料過多、處理層厚度過厚，會臟污試樣、填充土中正常孔隙，導致試驗數據偏小。

發明內容

本發明的目的是提供一種粗粒土滲透試驗邊壁處理層厚度的確定方法，該方法原理明確、操作簡便；以其為依據進行的粗粒土滲透試驗，測試數據更加精確可靠。

本發明實現其發明目的所采用的技術方案是，一種粗粒土滲透試驗邊壁處理層厚度的確定方法，其步驟依次是：

(1)粗粒土的粒徑組成

由顆粒篩分試驗，得到用于粗粒土滲透試驗的粗粒土第j個粒徑組的顆粒質量占干土總質量的百分數M_j，j＝1,2,3…J，j為篩分出的粒徑組的序號，J為篩分出的粒徑組數量；

計算出第j個粒徑組的中值粒徑d_j：

式中，d_j,max為第j個粒徑組的上限粒徑；d_j,min為第j個粒徑組的下限粒徑；

(2)測定各粒徑組的顆粒密度

采用土工試驗規程規定的網籃法或容量瓶法，測定出粗粒土第j個粒徑組的顆粒密度ρ_s,j；

(3)計算粗粒土的代表粒徑

按粒徑組體積加權平均，計算出粗粒土的代表粒徑d，

其中，表示從下界j＝1到上界j＝J的求和運算；

(4)獲取粗粒土的最大、最小孔隙比