發(fā)布時(shí)間：2017-10-14 06:07

  本文關(guān)鍵詞：粗粒石鋪設(shè)特征對滲透特性影響的試驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 粗粒石 鋪設(shè)特征 非線性滲透特性 回歸分析 量綱分析

【摘要】：從廣義上來講,粗粒石是一種無粘性的粗粒土,由于其具有強(qiáng)度高、孔隙率大、透水性強(qiáng)、沉陷變形小、承載力高等工程特性,不僅承擔(dān)著堆石體的主要組成部分,而且在鐵路和公路路基、堆石壩、以及滲渠反濾層等工程中得到廣泛的應(yīng)用,已經(jīng)成為水利、土木工程中不可或缺的建筑材料。 粗粒石的鋪設(shè)在施工過程中,較多的用于提高地基強(qiáng)度,支撐上部構(gòu)件,同時(shí)排出地下水,從而減少地下水對上部構(gòu)造的危害,因此,研究其滲透特性是工程實(shí)際中一個(gè)關(guān)鍵的課題,而且重點(diǎn)在于研究粗粒石體的透水性,而不是抗?jié)B性。如何使鋪設(shè)的粗粒石體達(dá)到設(shè)計(jì)滲透能力是工程設(shè)計(jì)中必須解決的問題。因此,應(yīng)深入研究粗粒石鋪設(shè)特征對其滲透特性的影響。 粗粒石是由大小不等、性質(zhì)不一的顆粒機(jī)械組合而成的散粒體,由于顆粒大小相差懸殊、組成分散、不均勻系數(shù)較大、性能復(fù)雜等不確定性因素的影響,導(dǎo)致無法單獨(dú)對影響粗粒石滲透性的各個(gè)因素進(jìn)行定量化研究,為了更深入的把握粗粒石的滲透特性,本文針對在工程應(yīng)用中較多的5mm、20mm、60mm的粗粒石體作為研究對象,通過模型試驗(yàn)和理論分析,重點(diǎn)在粗粒石粒徑、鋪設(shè)厚度、壓實(shí)性能、容重以及承壓水頭等方面,展開對粗粒石滲透特性的試驗(yàn)研究,取得了以下幾點(diǎn)結(jié)論： 1.通過滲透模型理論,在水流入滲連續(xù)性的基礎(chǔ)上,應(yīng)用幾何學(xué)原理,初步推導(dǎo)出粗粒石介質(zhì)滲流量公式：公式表明,粗粒石介質(zhì)滲流量與其孔隙率、粒徑以及鋪設(shè)厚度有關(guān)。 2.水流在粗粒石內(nèi)部流態(tài)均為非層流滲流。在人工松填情況下,d=5mm的粗粒石在穩(wěn)定入滲時(shí)，流態(tài)趨于層流到紊流的過渡段，但接近層流；鋪設(shè)厚度的增加對其流態(tài)影響不大；若選定某一厚度重復(fù)振搗加料形成不同容重，則容重的增加對粗粒石滲流流態(tài)影響較大，流態(tài)從完全紊流逐漸趨于過渡流，當(dāng)容重增加到某一值時(shí)，粗粒石滲流流態(tài)將趨于層流；對于d=20mm及d=60mm的粗粒石在穩(wěn)定入滲時(shí)，滲流流態(tài)為完全紊流，隨著容重的增大到某一值，流態(tài)也會趨于層流。 3.采用Forehheimer提出的非線性滲透定律，選定同一滲透路徑，采用最小二乘法對三種粗粒石的層流系數(shù)a和紊流系數(shù)b進(jìn)行求解確定，求得該工況下的平均滲透系數(shù)，進(jìn)而得到三種粗粒石各自滲透規(guī)律方程。 4.在單一參數(shù)變化條件下，運(yùn)用相關(guān)分析及回歸分析理論，分別建立了承壓水頭、粒徑、厚度、容重與滲流量之間關(guān)系，并且采用多種壓實(shí)方式，說明了壓實(shí)性能對滲流量的影響，從而把滲流量與粗粒石宏觀的鋪設(shè)特征結(jié)合起來。結(jié)果表明，承壓水頭越大、粗粒石粒徑越大，粗粒石的滲流量就越大，而厚度越大，容重越大，粗粒石的滲流量就越小，在此基礎(chǔ)上，得到了使得粗粒石滲流量近乎為零時(shí)的臨界鋪設(shè)厚度及容重，并擬合得到了臨界鋪設(shè)厚度及容重與承壓水頭之間的對應(yīng)關(guān)系曲線，為實(shí)際工程提供參考。同時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)回歸系數(shù)法及Spss回歸分析軟件，對影響粗粒石滲流量的承壓水頭、粒徑和鋪設(shè)厚度進(jìn)行了程度分析，，發(fā)現(xiàn)承壓水頭對粗粒石滲流量的影響最大，粗粒石粒徑影響次之，粗粒石的鋪設(shè)厚度影響最小。 5.采用量綱分析的方法，建立了粗粒石穩(wěn)定滲流時(shí)的滲流量方程Q=H52g12，提出滲流系數(shù)，分析了滲流系數(shù)與承壓水頭、粗粒石粒徑、鋪設(shè)厚度以及容重等各影響因素之間的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，擬合得到各個(gè)工況下的f(H)，并驗(yàn)證其準(zhǔn)確性。 本文的研究成果對進(jìn)一步研究粗粒石鋪設(shè)特征對其滲透特性的影響具有重要的參考價(jià)值，同時(shí)對工程實(shí)際中關(guān)于粗粒石的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：粗粒石 鋪設(shè)特征 非線性滲透特性 回歸分析 量綱分析
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TV139.1
【目錄】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-28
• 1.1 研究的目的及意義14
• 1.2 粗粒土的分類及研究狀況14-18
• 1.2.1 水利部頒布的分類標(biāo)準(zhǔn)15-17
• 1.2.2 建設(shè)部頒布的分類標(biāo)準(zhǔn)17-18
• 1.3 粗粒土滲透特性研究進(jìn)展18-21
• 1.4 粗粒土滲透系數(shù)測定模型研究進(jìn)展21-25
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容及技術(shù)路線25-28
• 1.5.1 主要內(nèi)容25-26
• 1.5.2 技術(shù)路線26-28
• 第二章 粗粒石滲透特性的機(jī)理研究28-34
• 2.1 影響粗粒石滲透性因素28-31
• 2.2 粗粒石滲透機(jī)理理論分析31-33
• 2.2.1 滲流模型31
• 2.2.2 粗粒石滲透相關(guān)因素分析31-33
• 2.3 本章小結(jié)33-34
• 第三章 粗粒石滲透試驗(yàn)設(shè)計(jì)34-44
• 3.1 試驗(yàn)系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)34-37
• 3.1.1 系統(tǒng)的制造與安裝35-36
• 3.1.2 系統(tǒng)的測量設(shè)備36-37
• 3.2 試驗(yàn)方案37-42
• 3.2.1 試驗(yàn)總體設(shè)計(jì)37
• 3.2.2 粗粒石初始孔隙率測定37-38
• 3.2.3 粗粒石的壓實(shí)性對滲流特性影響的試驗(yàn)方案38-39
• 3.2.4 粗粒石容重對滲流特性影響的試驗(yàn)方案39-40
• 3.2.5 粗粒石粒徑對滲流特性影響的試驗(yàn)方案40-41
• 3.2.6 粗粒石厚度對滲流特性影響的試驗(yàn)方案41
• 3.2.7 試驗(yàn)過程41-42
• 3.3 本章小結(jié)42-44
• 第四章 粗粒石滲透特性研究44-74
• 4.1 相關(guān)分析的理論基礎(chǔ)44-46
• 4.2 回歸分析的理論基礎(chǔ)46-47
• 4.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的綜合分析47-60
• 4.3.1 滲流形態(tài)的判斷47-49
• 4.3.2 非線性流滲透規(guī)律的研究49-54
• 4.3.3 承壓水頭與滲流量的關(guān)系54-55
• 4.3.4 粗粒石粒徑與滲流量的關(guān)系55-56
• 4.3.5 粗粒石厚度與滲流量的關(guān)系56-57
• 4.3.6 粗粒石容重與滲流量的關(guān)系57-59
• 4.3.7 粗粒石的壓實(shí)性對滲流特性影響分析59-60
• 4.4 量綱分析建立滲流量方程60-66
• 4.5 粗粒石滲流量影響因素程度分析66-71
• 4.5.1 分析原理66-67
• 4.5.2 粗粒石滲流量影響因素程度分析67-68
• 4.5.3 利用 SPSS 軟件多元線性回歸68-71
• 4.6 本章小結(jié)71-74
• 第五章 結(jié)論與建議74-76
• 5.1 結(jié)論74-75
• 5.2 建議75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 致謝80-82
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參加的主要科研項(xiàng)目82
• 1. 攻讀碩士期間發(fā)表的論文82
• 2. 攻讀碩士期間參與的主要工程項(xiàng)目82

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張立楠,鄭本榮,徐青;對土石壩反濾層設(shè)計(jì)中幾個(gè)問題的探討[J];黑龍江水利科技;2002年01期

2 張平;吳昊;殷洪建;王海坤;李寶剛;;顆粒級配對毛細(xì)水上升影響的研究[J];節(jié)水灌溉;2010年07期

3 方新平;易小波;;非粘性土相對密度測定[J];科技風(fēng);2010年08期

4 邢義;;滲渠取水應(yīng)用研究[J];科技信息;2009年08期

5 唐正光;王蘇達(dá);吳培關(guān);楊智本;彭祖強(qiáng);;碎石的可壓實(shí)性及壓實(shí)對滲透性能的影響[J];昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)(理工版);2006年05期

6 胡順軍;田長彥;宋郁東;甘永德;;土壤滲透系數(shù)測定與計(jì)算方法的探討[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2011年05期

7 徐石磊;謝成奎;王超中;康玲玲;;水利工程中砂石反濾層的設(shè)計(jì)與施工組織要點(diǎn)[J];河南水利與南水北調(diào);2013年02期

8 朱崇輝,劉俊民,王增紅;無粘性粗粒土的滲透試驗(yàn)研究[J];人民長江;2005年11期

9 朱崇輝;劉俊民;王增紅;;粗粒土的顆粒級配對滲透系數(shù)的影響規(guī)律研究[J];人民黃河;2005年12期

10 邱賢德,閻宗嶺,姚本軍,陶世宏;堆石體滲透特性的試驗(yàn)研究[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版);2003年02期

本文編號：1029402