水利工程論文-粗砂滲透系數(shù)與抗?jié)B強(qiáng)度概型分布研究.doc

水利工程論文-粗砂滲透系數(shù)與抗?jié)B強(qiáng)度概型分布研究摘要：本文通過(guò)粗砂滲透變形重復(fù)性試驗(yàn)，分析了粗砂滲透系數(shù)與抗?jié)B強(qiáng)度概型分布，滲透系數(shù)概型符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布、正態(tài)分布和極值I型分布，其中以對(duì)數(shù)正態(tài)分布的擬合效果最好；抗?jié)B強(qiáng)度的概型符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布、正態(tài)分布和分布，其中以對(duì)數(shù)正態(tài)分布和正態(tài)分布擬合效果最好。這些可作為其他類(lèi)型無(wú)粘性土滲透系數(shù)與抗?jié)B強(qiáng)度概型分布特征研究的參考，為土石壩滲流安全可靠度分析提供基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：粗砂；滲透系數(shù)；抗?jié)B強(qiáng)度；概型分布關(guān)鍵詞：粗砂滲透系數(shù)抗?jié)B強(qiáng)度概型分布1前言無(wú)粘性土是土石壩的主要填筑材料之一。由于施工過(guò)程分層碾壓、取料部位不同、卸料時(shí)的顆粒分離等各種因素的影響，且土體內(nèi)部顆粒組成與結(jié)構(gòu)的隨機(jī)性，導(dǎo)致壩內(nèi)土體多具不均勻性，表現(xiàn)出滲透系數(shù)與抗?jié)B強(qiáng)度具有不同程度的變異性；然而傳統(tǒng)方法進(jìn)行土石壩滲流安全評(píng)估時(shí)，通常假定壩體均勻（或分區(qū)均勻），其滲透系數(shù)與抗?jié)B強(qiáng)度在某區(qū)域?yàn)槌?shù)1.本文受南京水利科學(xué)研究院研究生基金資助考慮它們的變異性。近些年發(fā)展起來(lái)的可靠度分析方法將有關(guān)參數(shù)視作隨機(jī)變量，考慮了它們的隨機(jī)性；在土石壩滲透穩(wěn)定分析中，將滲透系數(shù)與抗?jié)B強(qiáng)度作為隨機(jī)變量，和常規(guī)方法相比，可更深入地考慮施工和填土變異性的影響。因此，作為土石壩滲透穩(wěn)定可靠度分析的基礎(chǔ)，探討滲透系數(shù)與抗?jié)B強(qiáng)度概率特性很有意義。滲透穩(wěn)定可靠度計(jì)算中，滲透系數(shù)與抗?jié)B強(qiáng)度的概型分布特征必不可少。E.Feinerman2對(duì)無(wú)粘性土滲透系數(shù)概型分布進(jìn)行了總結(jié)，認(rèn)為滲透系數(shù)服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，而有關(guān)抗?jié)B強(qiáng)度概型分布的研究較少，為此本文對(duì)無(wú)粘性土中的粗砂滲透破壞特性進(jìn)行了重復(fù)性試驗(yàn)研究，通過(guò)試驗(yàn)，分析滲透系數(shù)與抗?jié)B強(qiáng)度概型分布特征。2粗砂滲透變形重復(fù)性試驗(yàn)2.1試驗(yàn)?zāi)康慕y(tǒng)計(jì)滲透系數(shù)與抗?jié)B強(qiáng)度的概型分布。2.2試驗(yàn)方案土石壩實(shí)際施工過(guò)程中，從料場(chǎng)隨機(jī)取料，然后按照同一壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)（可能局部相同），對(duì)土料分層填筑，分層碾壓。由于取料、填筑以及碾壓等過(guò)程受諸多隨機(jī)因素的影響，使得各部位土料的級(jí)配、壓實(shí)程度具有隨機(jī)性，致使不同位置土料的滲透系數(shù)與抗?jié)B強(qiáng)度具有隨機(jī)性。本試驗(yàn)在試驗(yàn)過(guò)程中模擬該過(guò)程，首先從同一料源隨機(jī)取得滲透變形試驗(yàn)土料，然后分層制樣，并按照同一干密度標(biāo)準(zhǔn)分層擊實(shí)，以不同試樣間的隨機(jī)性模擬不同位置土料的隨機(jī)性。以該方法獲得的粗砂滲透系數(shù)與抗?jié)B強(qiáng)度概率特性作為實(shí)際工程中的粗砂滲透系數(shù)與抗?jié)B強(qiáng)度概率特性的參考。2.3試驗(yàn)設(shè)備和方法顆粒分析試驗(yàn)依據(jù)土工試驗(yàn)規(guī)程SL237-006-19993；滲透變形試驗(yàn)依據(jù)土工試驗(yàn)規(guī)程SD128032874，室內(nèi)滲透變形試驗(yàn)裝置采用豎直桶形滲透變形儀，試驗(yàn)儀器設(shè)備示意圖如圖1所示。圖1滲透變形試驗(yàn)儀器設(shè)備示意圖本試驗(yàn)采用沙河集下游河道某部位土料作為試驗(yàn)用料，土料類(lèi)型為粗砂。首先在滲透變形試驗(yàn)前對(duì)每一試樣做顆粒分析試驗(yàn)，然后在控制干密度不變條件下進(jìn)行滲透變形試驗(yàn)。試驗(yàn)中試樣厚度為20cm，分四層制備，每層均為5cm；為控制干密度不變，首先將土料用烘箱烘干，再用電子秤每次稱(chēng)取一層所用土重，并按5cm控制擊實(shí)厚度；為防止沿筒壁發(fā)生集中滲漏，在筒底設(shè)置了防止筒壁集中滲漏的環(huán)形墊片；每個(gè)試樣平均飽和10小時(shí)。2.4試樣制備時(shí)的干密度控制無(wú)粘性土密實(shí)度由相對(duì)密度控制，按照碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范5規(guī)定實(shí)際工程中砂的相對(duì)密度，但考慮到施工機(jī)械的快速發(fā)展，本實(shí)驗(yàn)取；按土工試驗(yàn)規(guī)范SL237-010-1999進(jìn)行相對(duì)密度試驗(yàn)，測(cè)得該土的土粒比重為2.65，最大干密度為1.85g/cm3，最小干密度為1.43g/cm3，由（1）式換算干密度：（1）則控制試樣干密度為1.75g/cm3。2.5試樣級(jí)配及其平均曲線(xiàn)、上下包線(xiàn)每一土樣的級(jí)配曲線(xiàn)在級(jí)配曲線(xiàn)上下包線(xiàn)內(nèi)變動(dòng)，其上下限級(jí)配、平均級(jí)配數(shù)據(jù)見(jiàn)表1所示，顆粒分析包絡(luò)曲線(xiàn)見(jiàn)圖2所示。表1上下限、平均級(jí)配統(tǒng)計(jì)表級(jí)配（mm）52.51.20.60.30.120.075級(jí)配上包線(xiàn)（）96.888.472.250.918.63.52平均級(jí)配（）94.982.966.244.015.52.91.7級(jí)配下包線(xiàn)（）93.278.960.235.8122.21.4圖2試驗(yàn)土料的級(jí)配包絡(luò)圖2.6試驗(yàn)結(jié)果與滲透變形試驗(yàn)有關(guān)的試樣參數(shù)平均值見(jiàn)表2，因知滲透破壞類(lèi)型為流土，故本文涉及到的抗?jié)B強(qiáng)度均指流土抗?jié)B強(qiáng)度；滲透系數(shù)與抗?jié)B強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。表2與滲流有關(guān)的參數(shù)平均值數(shù)據(jù)表相對(duì)密度Dr孔隙率n比重GS有效粒徑d10(mm)等效粒徑d20(mm）分界粒徑