[發明專利]松散堆積體內摩擦角的確定方法

有效

• 申請號: 201911131727.2
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110824144B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 游勇;劉洋;柳金峰;李新坡;楊開成;趙曙熙;劉道川;謝艷芳;劉林
• 申請（專利權）人: 中國科學院;水利部成都山地災害與環境研究所
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 成都賽恩斯知識產權代理事務所(普通合伙) 51212
• 代理人: 張帆;張端陽

本發明提供了一種松散堆積體內摩擦角的確定方法，包括：通過現場取樣獲取松散堆積體的堆積密度；獲取所述堆積體的每隔一定堆積高度處的對應的側向靜壓力；計算松散堆積體內摩擦角。本發明通過應用壓力傳感器測得松散堆積體不同堆積高度的側壓力值，通過正比例擬合，得到側向靜壓力除以松散堆積體重度與堆積高度的直線斜率，應用朗肯土壓力計算公式反算即可得到松散堆積體的內摩擦角。為此本專利提供了一種松散堆積體內摩擦角的確定方法，填補了松散堆積體的內摩擦角確定方法的空缺，進而為松散堆積體的穩定性判斷及工程防護設計提供了理論指導。

技術領域

本發明屬于山地災害防治領域，特別涉及一種松散堆積體的內摩擦角的確定方法。

背景技術

松散堆積體是一種因地質或人為作用行成的非連續性的巖土介質。通常具有空間力學性能差異明顯的特征。近年來，隨著城鎮化建設等國家戰略的推進，越來越多的鐵路、橋梁、隧道等基礎設施的建設逐步推進，工程建設中產生了的大量的松散堆積體，行成幾十上百米高的松散堆積體，一旦失穩，將行成大規模的崩塌、滑坡等地質災害，對下游的基礎設施及居民造成毀滅性打擊。

根據朗肯土壓力計算公式，土體的內摩擦角的選取直接影響土體土壓力的計算，從而對工程結構的強度、穩定性及抗傾覆性等產生巨大影響。現有的土體內摩擦角可以通過三軸壓縮實驗或直剪實驗測得，然而對于松散堆積體而言，由于松散堆積體的顆粒組成中存在較大顆粒，使得松散堆積體整體松散，野外取樣及室內實驗制樣均存在較大困難，因此，三軸壓縮實驗及直剪實驗均無法實用，而采用大型的現場剪切實驗，同樣存在因為土體松散，造成內摩擦角測不準確，以及實驗點無法準確確定等困難。

上述諸多原因均造成了松散堆積體內摩擦角選擇的研究工作進展緩慢，至今國內外對松散堆積體的內摩擦角選取仍然沒有較好的方法。國內現行規范也尚未對松散堆積體的內摩擦角的選取做出明確性指導，只給出了某種土的內摩擦角的變化范圍，這對松散堆積體的內摩擦角的選取造成了極大困難，內摩擦角相差不大，但對于土壓力的計算結果造成較大的偏差，因此內摩擦角的選取直接影響了松散堆積體的穩定性判斷，及松散堆積體的工程防護設計的可靠性。為此，松散堆積體的內摩擦角的研究工作具有十分重要的現實意義。

發明內容

本發明提供了一種松散堆積體內摩擦角的確定方法，以解決至少一個上述技術問題。

為解決上述問題，作為本發明的一個方面，提供了一種松散堆積體內摩擦角的確定方法，包括：

通過現場取樣獲取松散堆積體的堆積密度ρ；

獲取所述堆積體的每隔預定高度的不同高度h_i處的側向靜壓力P_i；

根據下述公式計算松散堆積體內摩擦角：

其中，φ為內摩擦角，K為h_i與P_i/(ρg)的散點圖采用正比例擬合得到的擬合直線斜率，g為重力加速度。

優選地，所述側向靜壓力通過預先設于所述預定高度處的壓力傳感器測得。

優選地，所述堆積密度按照《土工試驗規范》的要求測得。

在松散堆積體的土壓力確定過程中，松散堆積體的準確獲取至關重要，而現有的規范、研究尚未給出松散堆積體的內摩擦角的確定方法。本發明通過應用壓力傳感器測得松散堆積體不同堆積高度的側壓力值，通過正比例擬合，得到側向靜壓力除以松散堆積體重度與堆積高度的直線斜率，應用朗肯土壓力計算公式反算，即可得到松散堆積體的內摩擦角。為此本專利提供了一種松散堆積體內摩擦角的確定方法，填補了松散堆積體的內摩擦角確定方法的空缺，進而為松散堆積體的穩定性判斷及工程防護設計提供了指導。

附圖說明

圖1示意性地示出了樣品1側向靜壓力P與堆積高度h關系圖；