[發明專利]一種人工填料最優級配確定方法

有效

• 申請號: 201910050815.3
• 申請日: 2019-01-20
• 公開（公告）號: CN109776007B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 張志紅;楊凡;姚愛軍;李立云;李嚴嚴
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G06F17/15
• 分類號: G06F17/15;G01N33/38;C04B14/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

本發明公開一種人工填料最優級配確定方法，基于分形理論和最大密實度，通過引入級配參數，提出了在確定填石料總質量、最大粒徑、可測得的最小粒徑及小于可測最小粒徑的填料質量后，根據本方法可確定一條級配曲線，該級配為連續級配并滿足最大密實度，為該粒徑范圍內的最優級配。適用于土木工程粗粒土、巨粒土、巖石等作為填充物的最優級配計算。

技術領域

本發明屬于土木工程領域，尤其涉及一種基于分形理論并滿足最大密實度理論來計算填充物最優級配的方法，適用于土木工程粗粒土、巨粒土、巖石作為填充物的最優級配計算。

背景技術

級配碎石是一種用幾種粒徑不同的碎石和石屑摻配拌制而成，粗、中、小碎石集料和石屑等材料各占一定比例的混合料，且其顆粒組成符合規定的級配要求。目前大部分工程都是采用不均勻系數C_u和曲率系數C_c判斷顆粒級配的優良性，認為當C_u≥10、1C_c3時，該級配即達到要求，但計算不均勻系數C_u和曲率系數C_c時僅使用三種控制粒徑d₆₀、d₃₀、d₁₀，這就導致即使其他中間粒徑缺失，該判斷標準依然能夠成立。研究表明，決定顆粒材料密度的最全面的因素包括其顆粒尺寸分布，致密性和顆粒形式，混合物質量和容器尺寸,顆粒尺寸分布對其密實度的影響最大，直接影響了其致密性。在所有能滿足級配碎石級配范圍的配比中選擇曲線相對較圓滑的配比來進行試驗，曲線圓滑則表明各粒徑顆粒含量相對適中、顆粒級配較好，以利于級配碎石孔隙率值的降低或密實度的提高，同時也利于強度的提高。但是，通過級配曲線配制優良級配填料的研究較少，大部分是對已有的填料通過某種判斷標準來判斷其級配是否優良，認為滿足富勒曲線時填料即達到最大密實度，Talbol在富勒曲線的基礎上改進了指數，認為指數范圍在0.3～0.5即可達到級配優良的標準，同時還有其他一些判斷標準，如Weibull模型、Dinger-Funck模型、Furnas模型等，但已有模型的參數較多，或者范圍較大，不易確定，這對人工填料的確定和使用帶來極大不便。因此，確定填料的最優級配曲線是非常必要的。

發明內容

本發明針對現有確定填料級配優良的方法的不足，提供了一種基于分形理論并滿足最大密實度理論來計算填充物最優級配的方法，適用于土木工程粗粒土、巨粒土、巖石等作為填充物的最優級配計算方法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下計算方案；

一種人工填料最優級配確定方法，包括：

步驟1、確定需要的填料總質量M_T；

步驟2、確定填料的最大粒徑X_max；

步驟3、確定可測得填料的最小粒徑X_min；

步驟4、確定粒徑小于X_min的填料的質量M_min；

步驟5、將上述已知數據帶入提出的級配的計算公式即可求得該粒徑范圍內滿足最大密實度的最優級配；其中，X為填料粒徑，M_x為小于對應粒徑x的質量。

作為優選，通過確定M_T、M_min、X_max、X_min即可確定現場所需填料的最優級配的分形維數為且2D3。

有益效果：

(1)本發明計算方法可以通過現場填料的已有最大粒徑X_max、最小粒徑X_min、總質量M_T和小于最小粒徑的質量M_min，即可確定該粒徑范圍內滿足最大密實度的最優級配方案；