[發明專利]一種粗粒料原位載荷試驗確定顆粒破碎率的方法及應用

有效

• 申請號: 201910541531.4
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110243681B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 周恒;狄圣杰;陸希;張瑩
• 申請（專利權）人: 中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N15/02
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責任公司 61108
• 代理人: 高云

1.一種粗粒料原位載荷試驗確定顆粒破碎率的方法，其特征在于：包括如下步驟

步驟一：填筑前的顆粒分析試驗

對現場粗粒料（1），進行填筑前的顆粒分析試驗，確定各粒徑含量；

步驟二：初步選定顆粒破碎發生的范圍

模擬原位載荷試驗過程，根據終止壓力時得到的壓應力分布曲線，參照粗粒料（1）母巖極限抗壓強度，初步選定顆粒發生顆粒破碎的應力上限、應力下限及深度；

步驟三：顆粒破碎范圍復判

根據步驟二初步選定的顆粒破碎的應力上限、應力下限及深度，將應力計（8）埋設在顆粒發生破碎應力上限分布曲線（5）以上、破碎應力下限分布曲線（6）以下和兩界限曲線之間的粗粒料（1）中，并監測加載過程中應力變化，進一步確定顆粒破碎范圍；

步驟四：原位載荷試驗

在其它要進行原位載荷試驗的點位，將粗粒料（1）用復合土工膜（9）包裹，根據步驟三確定的顆粒破碎范圍，開展原位載荷試驗；

步驟五：獲取原位載荷顆粒試驗數據

步驟四的原位載荷試驗完畢后，通過將復合土工膜（9）所包裹粗粒料（1）取出，進行粗粒料（1）的顆粒分析試驗，獲得經過載荷試驗加載、顆粒破碎后的各粒徑含量；

步驟六：對比分析

將步驟五獲取的原位載荷試驗中的顆粒試驗數據與步驟一現場粗粒料（1）的各粒徑含量進行對比，獲得各粒徑含量差值百分比，將各差值百分比進行累加，得到粗粒料（1）顆粒破碎率；

所述的步驟二中顆粒破碎應力上限分布曲線（5）和破碎應力下限分布曲線（6）的獲取通過如下方式得到：利用有限元數值模擬分析方法，建立粗粒料模型，采用摩爾庫倫本構模型和室內試驗得到的物理力學參數，設定逐步荷載施加于邊界，真實模擬原位載荷試驗過程，根據終止壓力時計算得到的破碎應力上限分布曲線（5）和破碎應力下限分布曲線（6），參照粗粒料母巖極限抗壓強度，初步選定顆粒發生顆粒破碎的應力上限和應力下限。

2.如權利要求1所述的一種粗粒料原位載荷試驗確定顆粒破碎率的方法，其特征在于：所述的步驟三中的應力計（8）布置不少于3組，每組應力計在顆粒破碎的應力上限和下限設置個數不少于3個。

3.如權利要求2所述的一種粗粒料原位載荷試驗確定顆粒破碎率的方法，其特征在于：所述的不少于3組的應力計（8）呈圓形陣列布設，包絡應力破碎范圍。

4.如權利要求2所述的一種粗粒料原位載荷試驗確定顆粒破碎率的方法，其特征在于：所述的3個應力計分別在破碎應力上限分布曲線（5）上限界線以上布置一個、破碎應力下限分布曲線（6）下限界線以下布置一個、上限界線與下限界線之間布置一個。

5.如權利要求1所述的一種粗粒料原位載荷試驗確定顆粒破碎率的方法，其特征在于：所述的步驟四中的原位載荷試驗是根據步驟三確定的顆粒破碎范圍，在分層碾壓填筑（7）過程中，利用復合土工膜（9）包裹粗粒料（1）進行分層碾壓填筑（7），碾壓填筑完畢后，安裝載荷板（3），并逐級施加荷載（4）而進行的。

6.權利要求1-5任意一項所述的一種粗粒料原位載荷試驗確定顆粒破碎率的方法在高土石壩建設可行性、設計分析及安全評估中的應用。