水利工程論文-粗砂滲透系數與抗?jié)B強度概型分布研究.doc

水利工程論文-粗砂滲透系數與抗?jié)B強度概型分布研究摘要：本文通過粗砂滲透變形重復性試驗，分析了粗砂滲透系數與抗?jié)B強度概型分布，滲透系數概型符合對數正態(tài)分布、正態(tài)分布和極值I型分布，其中以對數正態(tài)分布的擬合效果最好；抗?jié)B強度的概型符合對數正態(tài)分布、正態(tài)分布和分布，其中以對數正態(tài)分布和正態(tài)分布擬合效果最好。這些可作為其他類型無粘性土滲透系數與抗?jié)B強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。關鍵詞：粗砂；滲透系數；抗?jié)B強度；概型分布關鍵詞：粗砂滲透系數抗?jié)B強度概型分布1前言無粘性土是土石壩的主要填筑材料之一。由于施工過程分層碾壓、取料部位不同、卸料時的顆粒分離等各種因素的影響，且土體內部顆粒組成與結構的隨機性，導致壩內土體多具不均勻性，表現出滲透系數與抗?jié)B強度具有不同程度的變異性；然而傳統(tǒng)方法進行土石壩滲流安全評估時，通常假定壩體均勻（或分區(qū)均勻），其滲透系數與抗?jié)B強度在某區(qū)域為常數1.本文受南京水利科學研究院研究生基金資助考慮它們的變異性。近些年發(fā)展起來的可靠度分析方法將有關參數視作隨機變量，考慮了它們的隨機性；在土石壩滲透穩(wěn)定分析中，將滲透系數與抗?jié)B強度作為隨機變量，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，探討滲透系數與抗?jié)B強度概率特性很有意義。滲透穩(wěn)定可靠度計算中，滲透系數與抗?jié)B強度的概型分布特征必不可少。E.Feinerman2對無粘性土滲透系數概型分布進行了總結，認為滲透系數服從對數正態(tài)分布，而有關抗?jié)B強度概型分布的研究較少，為此本文對無粘性土中的粗砂滲透破壞特性進行了重復性試驗研究，通過試驗，分析滲透系數與抗?jié)B強度概型分布特征。2粗砂滲透變形重復性試驗2.1試驗目的統(tǒng)計滲透系數與抗?jié)B強度的概型分布。2.2試驗方案土石壩實際施工過程中，從料場隨機取料，然后按照同一壓實標準（可能局部相同），對土料分層填筑，分層碾壓。由于取料、填筑以及碾壓等過程受諸多隨機因素的影響，使得各部位土料的級配、壓實程度具有隨機性，致使不同位置土料的滲透系數與抗?jié)B強度具有隨機性。本試驗在試驗過程中模擬該過程，首先從同一料源隨機取得滲透變形試驗土料，然后分層制樣，并按照同一干密度標準分層擊實，以不同試樣間的隨機性模擬不同位置土料的隨機性。以該方法獲得的粗砂滲透系數與抗?jié)B強度概率特性作為實際工程中的粗砂滲透系數與抗?jié)B強度概率特性的參考。2.3試驗設備和方法顆粒分析試驗依據土工試驗規(guī)程SL237-006-19993；滲透變形試驗依據土工試驗規(guī)程SD128032874，室內滲透變形試驗裝置采用豎直桶形滲透變形儀，試驗儀器設備示意圖如圖1所示。圖1滲透變形試驗儀器設備示意圖本試驗采用沙河集下游河道某部位土料作為試驗用料，土料類型為粗砂。首先在滲透變形試驗前對每一試樣做顆粒分析試驗，然后在控制干密度不變條件下進行滲透變形試驗。試驗中試樣厚度為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，再用電子秤每次稱取一層所用土重，并按5cm控制擊實厚度；為防止沿筒壁發(fā)生集中滲漏，在筒底設置了防止筒壁集中滲漏的環(huán)形墊片；每個試樣平均飽和10小時。2.4試樣制備時的干密度控制無粘性土密實度由相對密度控制，按照碾壓式土石壩設計規(guī)范5規(guī)定實際工程中砂的相對密度，但考慮到施工機械的快速發(fā)展，本實驗??；按土工試驗規(guī)范SL237-010-1999進行相對密度試驗，測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試樣級配及其平均曲線、上下包線每一土樣的級配曲線在級配曲線上下包線內變動，其上下限級配、平均級配數據見表1所示，顆粒分析包絡曲線見圖2所示。表1上下限、平均級配統(tǒng)計表級配（mm）52.51.20.60.30.120.075級配上包線（）96.888.472.250.918.63.52平均級配（）94.982.966.244.015.52.91.7級配下包線（）93.278.960.235.8122.21.4圖2試驗土料的級配包絡圖2.6試驗結果與滲透變形試驗有關的試樣參數平均值見表2，因知滲透破壞類型為流土，故本文涉及到的抗?jié)B強度均指流土抗?jié)B強度；滲透系數與抗?jié)B強度試驗結果見表3。表2與滲流有關的參數平均值數據表相對密度Dr孔隙率n比重GS有效粒徑d10(mm)等效粒徑d20(mm）分界粒徑