侵蚀功能仪粗粒土冲蚀流态特性与粒径阈值优化设计

1

作者 王焱龙 辛俊龙 +3 位作者 张鹏涛 薛江寒 陈辰 陈建康 《水利水运工程学报》 北大核心 2025年第3期127-138,共12页

近年来,极端天气和地质灾害导致堰塞坝和土石坝漫顶溃决频发,为探究漫顶过程中的水土相互作用机理,需对坝体土石料进行冲蚀试验。堰塞坝和土石坝级配宽泛,如何对粗粒土开展冲蚀试验,准确获取其冲蚀参数是目前的研究难点之一。对于固定... 近年来,极端天气和地质灾害导致堰塞坝和土石坝漫顶溃决频发,为探究漫顶过程中的水土相互作用机理,需对坝体土石料进行冲蚀试验。堰塞坝和土石坝级配宽泛,如何对粗粒土开展冲蚀试验,准确获取其冲蚀参数是目前的研究难点之一。对于固定管道截面尺寸的改进侵蚀功能仪,通过建立其三维管道模型并利用Ansys Fluent进行流体仿真模拟,研究选取合适的试样截面几何形状及最大允许粒径。采用2种试样截面形状(矩形和圆形)及4种试样推出高度,探究不同试样参数对冲蚀段水流流态的影响。结果表明:随试样推出高度的增加,试样上方流体低流速区域扩大,流速分布不均匀化程度加剧,但相比矩形截面试样,圆形截面试样上方流体所受影响较小,可在更大的试样推出高度下满足改进EFA冲蚀设备的水流剪应力测量需求,从而提高其在固定管道截面尺寸下的试验最大允许粒径,满足粗粒料的冲蚀特性测量需求。 展开更多

关键词 粗粒土 冲蚀试验 截面形状 最大允许粒径

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缩尺效应对粗粒料抗剪强度影响规律及消除方法研究

2

作者 蒋明杰 胡荣峰 +2 位作者 龚健 巫志文 梅国雄 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期45-51,共7页

为研究缩尺效应对粗粒料抗剪强度的表现形式并探讨缩尺效应的消除方法,对砂卵砾石料和堆石料进行了大型固结排水(CD)三轴试验。首先,由于受仪器尺寸的限制,分别采用等效替换法和混合法将砂卵砾石料和堆石料进行缩尺,使其缩尺后试样颗粒... 为研究缩尺效应对粗粒料抗剪强度的表现形式并探讨缩尺效应的消除方法,对砂卵砾石料和堆石料进行了大型固结排水(CD)三轴试验。首先,由于受仪器尺寸的限制,分别采用等效替换法和混合法将砂卵砾石料和堆石料进行缩尺,使其缩尺后试样颗粒最大粒径d_(M)分别达到10、20、40、60 mm。试验结果表明:d_(M)对粗粒料抗剪强度参数表观凝聚力c以及有效内摩擦角φ′有重要影响,随着d_(M)的增加,c以及φ′逐渐减少,并且c与d_(M)以及φ′与d_(M)关系曲线均可用对数函数表示。然后,根据c与d_(M)以及φ′与d_(M)关系得到了抗剪强度与d_(M)的关系式,该关系式可较为简单地预测原级配粗粒料抗剪强度。最后,推导了预测原级配粗粒料抗剪强度的估算公式,验证了该公式的可靠性,结合抗剪强度与d_(M)的关系式互相证明了2个公式均能较为准确地预测原级配粗粒料抗剪强度,从而提出缩尺效应对粗粒料抗剪强度影响的消除方法。 展开更多

关键词 岩土工程 粗粒料 抗剪强度 缩尺效应 颗粒最大粒径 表观凝聚力 有效内摩擦角

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粗骨料最大粒径对水工混凝土变形性能及长期耐久性的影响

3

作者 李明霞 王世美 +1 位作者 李盼盼 孙杨兴 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2024年第10期183-188,共6页

为研究不同粗骨料最大粒径对水工混凝土的变形影响,探明国家标准规定的骨料粒级能否满足水工混凝土的要求,依托引江济淮工程,开展了粗骨料最大粒径为31.5 mm和40.0 mm的混凝土变形试验,探究2种骨料粒级混凝土长期耐久性能演变规律。结... 为研究不同粗骨料最大粒径对水工混凝土的变形影响,探明国家标准规定的骨料粒级能否满足水工混凝土的要求,依托引江济淮工程,开展了粗骨料最大粒径为31.5 mm和40.0 mm的混凝土变形试验,探究2种骨料粒级混凝土长期耐久性能演变规律。结果表明:采用最大粒径31.5 mm骨料的混凝土极限拉伸值和弹性模量略大,动态疲劳性能较好;采用最大粒径40 mm骨料的混凝土干燥收缩以及自生体积变形小;2种不同骨料最大粒径的混凝土徐变度相当;采用最大粒径31.5 mm骨料的混凝土长期抗渗性和长期抗冻性均优于采用最大粒径40 mm骨料的混凝土。因此,最大粒径31.5 mm骨料应用于水工混凝土时,能满足水工混凝土性能要求且动态疲劳寿命及耐久性更优,但需要注意混凝土开裂问题。 展开更多

关键词 水工混凝土 粗骨料最大粒径 变形性能 长期耐久性 混凝土开裂 引江济淮工程

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粗粒土缩尺级配的渗透系数规律试验

4

作者 赵桂锋 蒋明杰 +2 位作者 张振 王天成 梅国雄 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期240-246,共7页

粗粒土广泛应用于土石坝和软弱地基处理工程,渗透特性对工程设计的安全性具有重要影响。受室内仪器尺寸限制,只能对原级配粗粒土进行缩尺处理才能试验。然而,原级配粗粒土缩尺会改变土颗粒之间的孔隙大小及孔隙通道之间的连通性,导致缩... 粗粒土广泛应用于土石坝和软弱地基处理工程,渗透特性对工程设计的安全性具有重要影响。受室内仪器尺寸限制,只能对原级配粗粒土进行缩尺处理才能试验。然而,原级配粗粒土缩尺会改变土颗粒之间的孔隙大小及孔隙通道之间的连通性,导致缩尺后粗粒土室内渗透试验结果与原级配土的渗透系数存在一定差异,这种差异对准确了解原级配土的渗透特性十分重要。因此,如何通过缩尺试样试验结果准确预测原级配土的渗透系数,成为评价工程现场粗粒土渗透特性的关键。本文基于连续级配方程,将颗粒最大粒径d_(max)和级配面积S作为变量,设计16组不同级配试样,利用自制大型常水头渗透仪对各组试样进行室内渗透试验,定量研究缩尺级配的渗透系数变化规律,并找出不同级配土之间渗透系数换算的方法。结果表明:当级配面积S一定时,渗透系数k随d_(max)增大而增大,级配面积越小该规律越明显;当最大粒径d_(max)一定时,渗透系数k随级配面积S增大而减小;d_(max)和S对k的影响规律可分别用特定函数形式定量描述。根据d_(max)和S与k的关系式建立粗粒土不同级配之间的渗透系数换算模型,通过文献计算出该模型对各类粗粒土不同级配下渗透系数预测值与实测值的误差均在6%内,并利用缩尺级配试验结果反推出原级配渗透系数值且误差仅为2.5%,验证了该渗透系数计算模型对粗粒土的适用性。 展开更多

关键词 粗粒土 缩尺级配 渗透系数 最大粒径 级配面积

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土石混合料的压实特性研究 被引量：30

5

作者 许锡昌 周伟 +2 位作者 韩卓 秦尚林 李建新 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第S2期115-118,148,共5页

基于某大型场平工程填筑质量抽检结果,探讨了粗料含量(粒径大于5mm颗粒含量)、填料最大粒径以及填料级配情况对土石混合料现场压实特性的影响。研究发现:当粗料含量逐渐增加时干密度呈逐渐增大趋势,但达到90%左右时,干密度离散性较大,... 基于某大型场平工程填筑质量抽检结果,探讨了粗料含量(粒径大于5mm颗粒含量)、填料最大粒径以及填料级配情况对土石混合料现场压实特性的影响。研究发现:当粗料含量逐渐增加时干密度呈逐渐增大趋势,但达到90%左右时,干密度离散性较大,建议粗料含量的合理值为60%～80%;同样,当填料最大粒径逐渐增大时干密度也随着最大粒径的增大而呈逐渐增大趋势,但当超过松铺厚度(800mm)的30%以后,干密度则逐渐减小,且离散性较大,建议最大粒径的合理值为松铺厚度的30%;填料级配良好与否和压实特性无明显的相关性,但级配应连续。该研究对类似工程有一定的借鉴意义。 展开更多

关键词 土石混合料 压实特性 粗料石量 最大粒径 级配

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颗粒级配对粗骨料充填料浆离析的影响 被引量：24

6

作者 吴爱祥 王建栋 彭乃兵 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期3201-3207,共7页

基于不合理的颗粒级配是粗骨料充填料浆发生离析的重要因素,以富勒公式为基础,建立平均粒径和粒径分散系数2个级配表征参数。基于魏茅斯干涉级配理论设计11种颗粒级配,并以此进行离析实验确定粒径分散系数的合理范围,利用云南某矿固体... 基于不合理的颗粒级配是粗骨料充填料浆发生离析的重要因素,以富勒公式为基础,建立平均粒径和粒径分散系数2个级配表征参数。基于魏茅斯干涉级配理论设计11种颗粒级配,并以此进行离析实验确定粒径分散系数的合理范围,利用云南某矿固体物料进行室内验证实验。研究结果表明：以屈服应力175~225 Pa、膏体料浆粒度低于20μm颗粒质量分数为约束条件,可得当粗骨料充填料浆合理离析率为11.65%~14.53%时,其粒径分散系数K为1.43~1.45,平均粒径为1.89~2.00 mm;基于原级配的优化调整必要且有效;料浆质量分数为68%的G3和质量分数为70%的G2离析率测量值与合理离析率相比,误差分别为3.23%和5.75%,粗骨料充填料浆粒径分散系数和平均粒径的范围可靠、准确。 展开更多

关键词 颗粒级配 粗骨料 离析率 粒径分散系数

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粗集料级配对混凝土强度发展历程的影响 被引量：11

7

作者 韩建国 阎培渝 《混凝土》 CAS CSCD 北大核心 2008年第1期62-63,68,共3页

在粗集料掺量相同的前提下,变动混凝土的粗集料级配和水胶比,以考察粗集料级配对混凝土强度发展历程的影响。试验结果表明:从提高混凝土强度的角度,随着混凝土水胶比的降低,其胶凝材料用量增大,同时,宜采用最大粒径较小的粗集料,反之亦然。

关键词 混凝土 粗集料 级配 水胶比 最大粒径

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无黏性粗粒土强度的三轴尺寸效应 被引量：3

8

作者 谭彩 吴勇 +2 位作者 万里 王琛 李文涛 《江南大学学报（自然科学版）》 CAS 2015年第6期810-813,共4页

为研究粗粒土抗剪强度的三轴尺寸效应,进行了相同试样尺寸条件下不同最大粒径无黏性粗粒土的三轴压缩试验。试样直径101 mm,试验土料最大粒径分别为2 mm,5 mm,10 mm,20mm,40 mm,且具有自相似分形结构以避免几何填充特性对尺寸效应的影... 为研究粗粒土抗剪强度的三轴尺寸效应,进行了相同试样尺寸条件下不同最大粒径无黏性粗粒土的三轴压缩试验。试样直径101 mm,试验土料最大粒径分别为2 mm,5 mm,10 mm,20mm,40 mm,且具有自相似分形结构以避免几何填充特性对尺寸效应的影响。试验结果表明,随着最大粒径增大,无黏性粗粒土的抗剪强度增大,线性和非线性抗剪强度参数皆有增大的趋势;当最大粒径大于试样直径的1/5时,三轴试验中无黏性粗粒土的抗剪强度具有明显的尺寸效应。 展开更多

关键词 无黏性粗粒土 尺寸效应 抗剪强度 最大粒径 质量分形

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复合骨料混凝土力学与干缩性能试验研究 被引量：2

9

作者 李凤兰 郭克宁 李静 《混凝土》 CAS CSCD 北大核心 2011年第10期28-30,共3页

研究了轻骨料粒径混合比例、轻骨料等体积替代碎石比例对复合骨料混凝土基本力学性能和干缩性能的影响，轻骨料粒径10～16mm和16～20mm的混合比例分别取5：5（LA1）、7：3（LA2）和3：7（LA3），轻骨料等体积替代碎石比例分别取10％、2... 研究了轻骨料粒径混合比例、轻骨料等体积替代碎石比例对复合骨料混凝土基本力学性能和干缩性能的影响，轻骨料粒径10～16mm和16～20mm的混合比例分别取5：5（LA1）、7：3（LA2）和3：7（LA3），轻骨料等体积替代碎石比例分别取10％、20％和30％。结果表明：采用LA2替代比例为10％和20％时，可获得强度高于普通混凝土而弹性模量低于普通混凝土的复合骨料混凝土；采用LAl和LA3替代比例为10％和20％时，复合骨料混凝土的抗拉强度明显降低；当轻骨料混合比例相同而增大轻骨料替代率时，复合骨料的强度和弹性模量均呈现降低的趋势；特别是当采用LA3替代率为30％时，复合骨料混凝土的抗压、抗拉和弹性模量均低于普通混凝土；复合骨料混凝土的早龄期干缩随着轻骨料替代比例的增加而显著减小。 展开更多

关键词 混凝土 复合骨料 轻骨料 内养护 粒径混合比 轻骨料替代率 力学性能 干缩

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粗骨料最大粒径对混凝土受早期扰动后力学性能的影响 被引量：7

10

作者 潘慧敏 左建航 宋嵘杰 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2020年第10期3131-3136,共6页

为研究粗骨料尺寸对混凝土受早期扰动后力学性能的影响,根据粗骨料最大粒径的不同将试验分为5组,通过振动台对凝结硬化期的混凝土施加扰动,研究了粗骨料最大粒径存在差异时,混凝土力学性能受扰动的影响程度。结果表明,扰动使各组混凝土... 为研究粗骨料尺寸对混凝土受早期扰动后力学性能的影响,根据粗骨料最大粒径的不同将试验分为5组,通过振动台对凝结硬化期的混凝土施加扰动,研究了粗骨料最大粒径存在差异时,混凝土力学性能受扰动的影响程度。结果表明,扰动使各组混凝土试件的抗压强度和抗折强度较基准混凝土下降,粗骨料最大粒径不同,受扰混凝土强度的降低程度也不同。粗骨料最大粒径为16 mm时,扰动使混凝土抗压强度降低18.5%,抗折强度降低30.0%,混凝土受扰损伤因子最大,达到了11.7%,对扰动的影响最敏感;粗骨料最大粒径为20 mm时,受扰混凝土抗压强度仅下降4.9%,抗折强度下降9.2%,受扰损伤因子最小,仅为2.4%,对早期扰动的敏感度最低。SEM分析和压汞测试结果均显示混凝土受扰后裂缝和孔隙增多,粗骨料最大粒径16 mm的混凝土微观形貌和孔隙结构受扰动的影响最大,佐证了扰动对混凝土宏观力学性能影响的结果。 展开更多

关键词 混凝土 粗骨料最大粒径 早期扰动 力学性能

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缩尺效应对粗颗粒土静止侧压力系数影响规律试验 被引量：4

11

作者 蒋明杰 朱俊高 +2 位作者 张小勇 梅国雄 赵辰洋 《工程科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期259-266,共8页

准确把握粗颗粒土静止侧压力系数K_(0)对分析及设计土石坝等岩土工程具有十分重要的作用。由于缩尺效应的存在,粗颗粒土室内K_(0)试验结果往往无法正确反映其真实值。本文利用自行研制的大型K_(0)测试仪对某砂卵砾石料及堆石料进行大量... 准确把握粗颗粒土静止侧压力系数K_(0)对分析及设计土石坝等岩土工程具有十分重要的作用。由于缩尺效应的存在,粗颗粒土室内K_(0)试验结果往往无法正确反映其真实值。本文利用自行研制的大型K_(0)测试仪对某砂卵砾石料及堆石料进行大量试验,以研究分析缩尺效应对粗颗粒土K_(0)影响规律,找出消除缩尺效应影响的方法。通过改变试样颗粒的最大粒径d_(M)、缩尺方法、初始相对密实度D_(r0)等初始条件,设置24组试样,利用大型K_(0)测试仪对各组试样进行直剪试验,定量研究d_(M) 、缩尺方法和D_(r0)对粗粒土K_(0)的影响规律,并探讨以室内试验数据推求现场粗粒土K_(0),从而消除缩尺效应的方法。结果表明:D_(r0)及缩尺方法不变时,粗颗粒土K_(0)随着d_(M) 的增加而显著减小,因此,缩尺效应会导致粗颗粒土K_(0)显著增高,且缩尺后土料d_(M) 越小,其K_(0)受影响程度越高;D_(r0)及d_(M)相同时,缩尺方法对粗颗粒土K_(0)有一定影响,采用等量替代法缩尺后,试样K_(0)值增加最小,因此,采用等量替代法缩尺可减小缩尺效应对粗颗粒土K_(0)的影响;相比d_(M) ,D_(r0)对粗粒土K_(0)的影响更为显著,D_(r0)越大的土样,d_(M)对粗粒土K_(0)影响更明显。基于砂卵砾石料K_(0)试验结果及前人的研究,建立根据室内试验结果反推现场粗颗粒土料K_(0)的公式,以消除缩尺效应对粗颗粒土K_(0)的影响。利用堆石料K_(0)试验结果验证了该经验公式的准确性及适用性。 展开更多

关键词 粗颗粒土 静止侧压力系数 缩尺效应 颗粒最大粒径 缩尺方法 相对密实度

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缩尺效应对粗粒料压实密度影响的试验研究 被引量：16

12

作者 吴二鲁 朱俊高 +1 位作者 郭万里 陈鸽 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1767-1772,共6页

堆石料的级配缩尺后的试验替代料与原级配料的试验结果之间存在一定的差异,弄清这种差异对准确把握原级配堆石料的力学性质十分重要。将缩尺效应归结为最大粒径和级配结构两部分变化产生的影响。利用土的连续级配方程结合相似级配法缩... 堆石料的级配缩尺后的试验替代料与原级配料的试验结果之间存在一定的差异,弄清这种差异对准确把握原级配堆石料的力学性质十分重要。将缩尺效应归结为最大粒径和级配结构两部分变化产生的影响。利用土的连续级配方程结合相似级配法缩尺的思路,设计了大量最大粒径分别为20,40和60 mm的试验级配。对各级配粗粒料进行了表面振动压实试验,研究了最大粒径和级配结构对粗粒料压实密度的影响。最大粒径和级配结构对粗粒料压实密度的影响可以用一定的函数形式定量表述,建立了考虑缩尺效应的粗粒料压实密度的预测模型,探讨了该模型对不同性质粗粒料的适用性,并用多组室内最大干密度试验数据进行了验证。此外,提出了一种能够定量研究粗粒料缩尺效应的思路。 展开更多

关键词 粗粒料 级配 最大粒径 相似级配法 最大干密度

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粗骨料与钢纤维对超高性能混凝土单轴拉伸性能的影响 被引量：24

13

作者 张丽辉 刘加平 +3 位作者 周华新 刘建忠 张倩倩 韩方玉 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第23期109-114,共6页

为了提高含粗骨料超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)的单轴拉伸性能,采用单轴拉伸试验和图像分析技术分别研究了粗骨料掺量、颗粒粒径对含粗骨料UHPC单轴拉伸性能和钢纤维在UHPC体系中分散性能的影响规律。结果表明... 为了提高含粗骨料超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)的单轴拉伸性能,采用单轴拉伸试验和图像分析技术分别研究了粗骨料掺量、颗粒粒径对含粗骨料UHPC单轴拉伸性能和钢纤维在UHPC体系中分散性能的影响规律。结果表明,随着粗骨料掺量及颗粒粒径的增大,钢纤维在UHPC体系中的分散系数和取向系数显著降低,含粗骨料UHPC的单轴拉伸初裂强度、裂后强度和耗能也随之减小。根据粗骨料颗粒最大粒径与钢纤维体积分数、直径间的匹配关系式(Dmax=3df/(Vf)0.5),采用纤维混杂可以充分发挥多尺度纤维与具有不同粒径分布的骨料间的分级匹配关系;粗骨料体积分数和颗粒最大粒径分别为10%和10mm时,采用平直钢纤维(直径0.12mm、长度10mm、体积掺量1.2%)和端钩钢纤维(直径0.35 mm、长度20mm、体积掺量1.8%)混杂实现了含粗骨料UHPC的单轴拉伸性能的提升,其裂后强度和耗能分别为8.69 MPa和11.10J。 展开更多

关键词 粗骨料 颗粒最大粒径 钢纤维 超高性能混凝土 单轴拉伸性能

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