水利工程論文-粗砂滲透系數(shù)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(shù)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(fù)性試驗，分析了粗砂滲透系數(shù)與抗?jié)B強度概型分布，滲透系數(shù)概型符合對數(shù)正態(tài)分布、正態(tài)分布和極值I型分布，其中以對數(shù)正態(tài)分布的擬合效果最好；抗?jié)B強度的概型符合對數(shù)正態(tài)分布、正態(tài)分布和分布，其中以對數(shù)正態(tài)分布和正態(tài)分布擬合效果最好。這些可作為其他類型無粘性土滲透系數(shù)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(chǔ)。關(guān)鍵詞：粗砂；滲透系數(shù)；抗?jié)B強度；概型分布關(guān)鍵詞：粗砂滲透系數(shù)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(nèi)部顆粒組成與結(jié)構(gòu)的隨機性，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(shù)與抗?jié)B強度在某區(qū)域為常數(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)展起來的可靠度分析方法將有關(guān)參數(shù)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(shù)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(chǔ)，探討滲透系數(shù)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(shù)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(shù)概型分布進行了總結(jié)，認(rèn)為滲透系數(shù)服從對數(shù)正態(tài)分布，而有關(guān)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(fù)性試驗研究，通過試驗，分析滲透系數(shù)與抗?jié)B強度概型分布特征。2粗砂滲透變形重復(fù)性試驗2.1試驗?zāi)康慕y(tǒng)計滲透系數(shù)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(biāo)準(zhǔn)（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(shù)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(biāo)準(zhǔn)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(shù)與抗?jié)B強度概率特性作為實際工程中的粗砂滲透系數(shù)與抗?jié)B強度概率特性的參考。2.3試驗設(shè)備和方法顆粒分析試驗依據(jù)土工試驗規(guī)程SL237-006-19993；滲透變形試驗依據(jù)土工試驗規(guī)程SD128032874，室內(nèi)滲透變形試驗裝置采用豎直桶形滲透變形儀，試驗儀器設(shè)備示意圖如圖1所示。圖1滲透變形試驗儀器設(shè)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(shè)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(shè)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?。话赐凉ぴ囼炓?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(nèi)變動，其上下限級配、平均級配數(shù)據(jù)見表1所示，顆粒分析包絡(luò)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(luò)圖2.6試驗結(jié)果與滲透變形試驗有關(guān)的試樣參數(shù)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(shù)與抗?jié)B強度試驗結(jié)果見表3。表2與滲流有關(guān)的參數(shù)平均值數(shù)據(jù)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