[发明专利]一种粗颗粒土填料土体结构类型的测定方法

摘要

一种粗颗粒土填料土体结构类型的测定方法，旨在准确测定粗颗粒土的土体结构类型。该方法通过小到大依次逐渐剔除试样中的颗粒，并比较剩余颗粒在压实后原试样中的密度与相应的剩余粒径范围颗粒的最大干密度的大小，首先得到土体中相互紧密接触形成受力骨架的颗粒的粒径范围。若土体中整个粒径范围颗粒都是受力骨架颗粒，则土体就是悬浮密实结构；若土体中一部分颗粒相互紧密接触形成受力骨架，其余部分颗粒填充到受力骨架颗粒的间隙中，土体就是骨架结构，其中若起填充作用的颗粒在受力骨架颗粒的间隙中的密度等于其最大干密度，土体就是骨架密实结构，反之，若起填充作用的颗粒在受力骨架颗粒的间隙中的密度小于其最大干密度，土体就是骨架孔隙结构。

主权项

一种粗颗粒土填料土体结构类型的测定方法，包括如下步骤：①对填料试样进行颗粒粒径分组，填料试样的颗粒粒径分组由最大粒径Dmax开始依次递减进行划分，每个粒径组的最小粒径Di‑1和最大粒径Di的比值Di‑1/Di为0.5～0.75，最小一级粒径组的最大粒径为D1，最小粒径为D0＝Dmin；②确定填料试样的级配和最大干密度，通过筛分试验得到填料试样中各粒径组的颗粒质量占总质量的百分比，由粗颗粒土的最大干密度试验得到填料试样的最大干密度ρd max；③剔除填料试样中最小一级粒径组即粒径范围为(D0，D1)的颗粒，由粗颗粒土的最大干密度试验得到剩余颗粒试样即粒径范围为(D1，Dmax)颗粒试样的最大干密度ρd max，p1；④确定粒径范围为(D1，Dmax)的颗粒在填料试样中的最大干分布密度ρf max，p1，ρf max，p1由以下公式(1)计算得到：ρf max，p1＝ρd max×p1        …………………(1)式中：p1是粒径范围为(D1，Dmax)的颗粒在填料试样中所占的质量百分比，由步骤(2)的筛分试验得到；⑤计算ρd max，p1与ρf max，p1之间的差值百分比β1，β1由以下公式(2)计算得到： β 1 = ρ d max , p 1 - ρ f max , p 1 ρ d max , p 1 × 100 % · · · ( 2 ) ; ⑥若β1＞3％，则填料土体结构就是悬浮密实结构，试验结束；若β1≤3％，则填料土体结构为骨架结构，继续下一步骤；⑦确定骨架颗粒的粒径范围，重复步骤③～⑤继续剔除剩余颗粒试样中的最小一级粒径组即粒径范围为(Di‑1，Di)(i＝2，3，4…)的颗粒，由粗颗粒土的最大干密度试验得到剩余颗粒试样即粒径范围为(Di，Dmax)颗粒试样的最大干密度ρd max，pi，由公式(1)计算得到对应的ρf max，pi，最后通过公式(2)计算得到βi；若βi≤3％，还需继续重复步骤③～⑤，直到βi＞3％，即得骨架颗粒的粒径范围为(Di‑1，Dmax)、填充颗粒的粒径范围为(D0，Di‑1)，停止剔除颗粒，继续下一步骤；⑧计算填料试样为最密实状态时，填料试样中骨架颗粒之间的间隙率Vmin，p(i‑1)及填充颗粒在填料试样中的最大干分布密度ρf max，r(i‑1)，分别由以下公式(3)和公式(4)计算得到： V min , p ( i - 1 ) = 1 - ρ f max , p ( i - 1 ) ρ a , p ( i - 1 ) · · · ( 3 ) ρf max，r(i‑1)＝ρd max‑ρf max，p(i‑1)  …………………(4)式中：ρa，p(i‑1)为骨架颗粒的毛体积密度，由颗粒密度试验得到；⑨计算填料试样为最密实状态时，填充颗粒在骨架颗粒间隙中的干密度ρs max，r(i‑1)，ρs max，r(i‑1)由以下公式(5)计算得到： ρ s max , r ( i - 1 ) = ρ f max , r ( i - 1 ) V min , p ( i - 1 ) · · · ( 5 ) ; ⑩计算ρd max，r(i‑1)与ρs max，r(i‑1)之间的差值百分比αi‑1，αi‑1由以下公式(6)计算得到： α i - 1 = ρ d max , r ( i - 1 ) - ρ s max , r ( i - 1 ) ρ d max , r ( i - 1 ) × 100 % · · · ( 6 ) 式中：ρd max，r(i‑1)为填充颗粒的最大干密度，根据填充颗粒所属的土类，由相应的土工试验得到；(11)若αi‑1＞3％，则填料土体结构为骨架孔隙结构；若αi‑1≤3％，则填料土体结构为骨架密实结构。