[發明專利]一種土樣滲透變形特征判別方法

有效

• 申請號: 202010834544.3
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN112014291B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 李維朝;溫彥鋒;鄧剛;尚靜石;王鵬;仲琦;宋建正;嚴俊;蔡紅;謝定松
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種土樣滲透變形特征判別方法，包括步驟：以土體試樣中的粗顆粒體積含量、細顆粒體積含量以及土樣孔隙率作為變量，建立等邊三角形坐標圖；利用粗細顆粒的孔隙率，確定三角坐標圖中不同滲透變形特征區域的臨界點，并通過連線進行分區；根據粗、細顆粒各自的孔隙率范圍，確定不同分區的土樣結構特征，用以判斷不同分區內土樣的滲透變形特征；對于某一土樣，根據其孔隙率，粗、細顆粒體積含量的數值，確定該土樣在三角坐標圖中的具體位置，根據該位置在三角坐標圖中所處的分區，判斷該土樣的滲透變形特征。本發明能夠對土樣滲透變形類型特點的預測與判斷更加清晰且高效，并且可以分析加卸荷對滲透變形的影響。

技術領域

本發明屬于水利工程技術領域，具體涉及一種土樣滲透變形特征判別方法。

背景技術

滲透變形作為一種水工建筑物本身或地基上較為常見的破壞現象，其形式種類主要有流土、管涌、接觸沖刷等。不同土樣由于其組成顆粒的特征不同，其在滲流作用下發生破壞的形式也各有不同。在工程設計或滲流安全評估中，對土體的滲透變形類型以及滲透變形特征進行準確及時的判斷，有著重要的工程意義。

目前滲流變形的研究與工程應用中，雖然對滲透變形機理認識有了深入的認識，但滲透變形判別準則還多是只考慮材料情況，現有的破壞準則多是只考慮級配，且多為密實狀態，而沒有將密實度、加卸荷等條件的影響考慮進去。而實際上，由于工程土樣的復雜性，部分土樣的密實程度，結構特征等方面均會在應力等外界作用下發生變化，從而影響其滲透變形的特征。因此，在滲透變形特征中加入其對應力等多方面因素反饋的分析與判斷，有利于從發展的角度對土樣滲透變形特性進行判斷與預測。

發明內容

本發明的目的在于提供一種土樣滲透變形特征判別方法，基于滲透變形特征的三角坐標模型，劃分出三角坐標中不同區域構成的土樣易發生滲透變形的類型與特征，并根據特定土樣的結構特征，確定其在三角坐標模型中所處的區域，以判斷該土樣的滲透變形特征。

本發明提供了一種土樣滲透變形特征判別方法，包括如下步驟：

步驟一：以土體試樣中的粗顆粒體積含量、細顆粒體積含量以及土樣孔隙率作為變量，建立等邊三角形坐標圖；其中三角形的底邊坐標軸表示土樣孔隙率，三角形坐標圖的左邊坐標軸表示土樣中粗顆粒體積含量，三角形坐標圖的右邊坐標軸表示土樣中細顆粒體積含量；三個變量的范圍均為0-1，且對于三角形坐標圖中的任意一點，其對應的土樣孔隙率、粗顆粒體積含量和細顆粒體積含量三個變量數值之和為1；

步驟二：根據土樣粗細兩種顆粒的粒徑特征，確定粗顆粒試樣的最大孔隙率n_c,max與最小孔隙率n_c,min，確定細顆粒試樣的最大孔隙率n_f,max與最小孔隙率n_f,min；利用四個所述孔隙率，確定三角坐標圖中不同滲透變形特征區域的邊界值，并通過連線進行分區；

步驟三：根據粗細顆粒各自的孔隙率范圍，確定不同分區的土樣結構特征，用以判斷不同分區內土樣的滲透變形特征；所述粗顆粒體積含量在1-n_c,max到1-n_c,min之間，細顆粒體積含量在1-n_f,max到1-n_f,min之間；

步驟四：對于某一土樣，根據其孔隙率，粗、細顆粒體積含量的數值，確定該土樣在三角坐標圖中的具體位置，根據該位置在三角坐標圖中所處的分區，判斷該種土樣的滲透變形特征。

進一步地，所述步驟四之后還包括：

步驟五：根據加卸荷作用下土樣體積變化導致的粗、細顆粒體積含量和土樣孔隙率的變化，確定加卸荷過程中及加卸荷后土樣在三角坐標圖中的新位置及該位置所對應的分區，判斷加卸荷對土樣滲透變形特征的影響。

與現有技術相比本發明的有益效果是：