[发明专利]一种土样渗透变形特征判别方法

说明书

本发明公开了一种土样渗透变形特征判别方法，包括步骤：以土体试样中的粗颗粒体积含量、细颗粒体积含量以及土样孔隙率作为变量，建立等边三角形坐标图；利用粗细颗粒的孔隙率，确定三角坐标图中不同渗透变形特征区域的临界点，并通过连线进行分区；根据粗、细颗粒各自的孔隙率范围，确定不同分区的土样结构特征，用以判断不同分区内土样的渗透变形特征；对于某一土样，根据其孔隙率，粗、细颗粒体积含量的数值，确定该土样在三角坐标图中的具体位置，根据该位置在三角坐标图中所处的分区，判断该土样的渗透变形特征。本发明能够对土样渗透变形类型特点的预测与判断更加清晰且高效，并且可以分析加卸荷对渗透变形的影响。

技术领域

本发明属于水利工程技术领域，具体涉及一种土样渗透变形特征判别方法。

背景技术

渗透变形作为一种水工建筑物本身或地基上较为常见的破坏现象，其形式种类主要有流土、管涌、接触冲刷等。不同土样由于其组成颗粒的特征不同，其在渗流作用下发生破坏的形式也各有不同。在工程设计或渗流安全评估中，对土体的渗透变形类型以及渗透变形特征进行准确及时的判断，有着重要的工程意义。

目前渗流变形的研究与工程应用中，虽然对渗透变形机理认识有了深入的认识，但渗透变形判别准则还多是只考虑材料情况，现有的破坏准则多是只考虑级配，且多为密实状态，而没有将密实度、加卸荷等条件的影响考虑进去。而实际上，由于工程土样的复杂性，部分土样的密实程度，结构特征等方面均会在应力等外界作用下发生变化，从而影响其渗透变形的特征。因此，在渗透变形特征中加入其对应力等多方面因素反馈的分析与判断，有利于从发展的角度对土样渗透变形特性进行判断与预测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种土样渗透变形特征判别方法，基于渗透变形特征的三角坐标模型，划分出三角坐标中不同区域构成的土样易发生渗透变形的类型与特征，并根据特定土样的结构特征，确定其在三角坐标模型中所处的区域，以判断该土样的渗透变形特征。

本发明提供了一种土样渗透变形特征判别方法，包括如下步骤：

步骤一：以土体试样中的粗颗粒体积含量、细颗粒体积含量以及土样孔隙率作为变量，建立等边三角形坐标图；其中三角形的底边坐标轴表示土样孔隙率，三角形坐标图的左边坐标轴表示土样中粗颗粒体积含量，三角形坐标图的右边坐标轴表示土样中细颗粒体积含量；三个变量的范围均为0-1，且对于三角形坐标图中的任意一点，其对应的土样孔隙率、粗颗粒体积含量和细颗粒体积含量三个变量数值之和为1；

步骤二：根据土样粗细两种颗粒的粒径特征，确定粗颗粒试样的最大孔隙率n_c,max与最小孔隙率n_c,min，确定细颗粒试样的最大孔隙率n_f,max与最小孔隙率n_f,min；利用四个所述孔隙率，确定三角坐标图中不同渗透变形特征区域的边界值，并通过连线进行分区；

步骤三：根据粗细颗粒各自的孔隙率范围，确定不同分区的土样结构特征，用以判断不同分区内土样的渗透变形特征；所述粗颗粒体积含量在1-n_c,max到1-n_c,min之间，细颗粒体积含量在1-n_f,max到1-n_f,min之间；

步骤四：对于某一土样，根据其孔隙率，粗、细颗粒体积含量的数值，确定该土样在三角坐标图中的具体位置，根据该位置在三角坐标图中所处的分区，判断该种土样的渗透变形特征。

进一步地，所述步骤四之后还包括：

步骤五：根据加卸荷作用下土样体积变化导致的粗、细颗粒体积含量和土样孔隙率的变化，确定加卸荷过程中及加卸荷后土样在三角坐标图中的新位置及该位置所对应的分区，判断加卸荷对土样渗透变形特征的影响。

与现有技术相比本发明的有益效果是：