粗粒土级配及颗粒破碎分形特性

验证颗粒质量-粒径分布分形模型用于表示粗粒土级配的适用性,研究粗粒土在不同缩尺粒径的情况下,采用不同缩尺方法缩尺后土体分形维数的变化规律;基于分形维数建立缩尺级配与原始级配之间的联系,分析不同母岩材料、级配和颗粒形状粗粒土三轴试验资料,推算粗粒土的相对破碎率,并探讨分形维数与相对破碎率的关系。研究结果表明：分形维数能定量描述粗粒土的原始级配和缩尺级配,不同缩尺方法得到的粒度分形曲线形态有较大差别,与原始级配的粒度分形曲线有不同程度的偏离,缩尺粒径越小偏离程度越大。在所研究的4种缩尺方法中,分形维数与缩尺粒径的对数呈较好的线性关系;围压越大,破碎分形维数和相对破碎率越大,试验前粗粒土的分形维数越大,剪切试验后相对颗粒破碎率越小。不同母岩、级配和颗粒形状的破碎分形维数与相对破碎率呈幂函数关系,通过分形维数和拟合参数可估算不同围压下的相对破碎率。     

非饱和粗粒土基质吸力与含水率及级配关系试验研究

为了研究非饱和粗粒土基质吸力与含水率及级配之间的关系,通过控制曲率系数和不均匀系数配制5种不同级配的粗粒土土样,采用自行设计的模型装置进行降雨入渗试验,并根据试验结果绘制基质吸力与含水率关系拟合曲线,得到满足试验条件的函数关系式,从而得到土−水特征曲线方程。研究结果表明：不均匀系数越大,土样初始含水率越小,达到饱和状态时含水率越小,且土样达到饱和所需的时间越长;随着脱水过程的进行,土样不均匀系数越大,其含水率的下降速度越慢,残余含水率也越大;初始基质吸力随着土样不均匀系数增大而不断提高,同时,土样的残余基质吸力随着不均匀系数增大而增大;利用Van Genuchten模型对实测土−水特征曲线进行拟合可获得拟合参数,从而得到可应用于数值分析的土−水特征曲线方程。     

高速铁路粗粒土填料级配改良试验

为使高速铁路路基填料符合填筑要求,探讨路基填料级配改良后的物理力学特性,对其填料进行级配改良试验研究。通过向素土中掺加不同比例的碎石,制成4种不同颗粒级配的改良填料,对素土和复合砾进行击实试验和大型三轴剪切试验,并对其中3种进行现场填筑试验。研究结果表明：试料的最大干密度随粗颗粒质量分数的增大呈先增大后减小的趋势,最优含水率随粗颗粒质量分数的增大呈线性减小;试样的黏聚力c、内摩擦角φ及切线弹性模量E;t;随粗颗粒质量分数的增大而增大;在现场填筑试验中,素土的压实性能较差,各项路基检测指标较低,而改良后的复合填料压实性能较好,各主要检测指标有较大幅度提高;路基填料经级配改良后,压实特性显著提高,能较好地应用于高速铁路路基填筑。     

考虑级配影响的粗粒料压缩破碎特性试验

采用分形维数和级配宽度作为级配的量化指标,通过粗粒料的侧限压缩试验,研究级配对密实粗粒料的堆积、变形以及破碎特性的影响规律。试验结果表明,粗粒料的最大干密度和低应力下的压缩模量均随着分形维数的增大先增大后减小,在分形维数为2.2附近存在极大值;同时,两者均随着级配宽度增大而增大。粗粒料的破碎强度可通过双对数坐标下的拐点表征,破碎强度随着分形维数与级配宽度的增大而增大;破碎强度越高,颗粒破碎率越小;不同级配的粗粒料充分破碎后的最终级配都收敛于唯一的分形分布。     

粗粒土类别的分形图解

基于分形理论,同时考虑粗粒土的随机性、非规则性,应用随机模糊方法研究了粗粒土的粒度分布分维,讨论了粒度分布分维与粗粒土的均一性、粗度和级配的相互关系。研究发现粗粒土是分形粒子,具有分形效应,细粒土是以分形分布的方式充填到粗粒土之间的,粗粒土组成的结构为分形结构,据此给出了5种粗粒土的典型分形图形并揭示了其特有的性质。结果表明,粒度分布分维是刻画粗粒土特征的有效参数,应用该参数可以控制集料颗粒粒径,达到优化级配、增大集料密度的目的。最后给出了应用粒度分布分维控制颗粒粒径的理想分形级配图形。     

尾砂级配的混沌优化

采用分形理论研究分级尾砂的级配。计算国内外大量矿山尾砂材料的分形参数,研究尾砂的分形级配与其胶结强度的关系。采用神经网络建立尾砂胶结强度与水泥质量分数、料浆浓度、尾砂颗粒分维数、孔隙分维数及分维数相关率的知识库模型。研究结果表明,尾砂胶结强度与其分形级配相关;随着尾砂颗粒间孔隙分维数减小,充填体强度增高;尾砂分维数相关率越大,充填体强度越大。用所建立的神经网络知识库模型,利用Logistic迭代方程的混沌遍历特性,采用混沌优化方法研究使充填体达到最佳强度的选矿尾砂最优分级。根据采场脱水工艺,应用该方法,获得安庆铜矿选矿尾砂的最佳级配参数。工程应用结果显示,该方法年增加尾砂用量2.87万t,胶结充填体强度提高8%,为矿山年节约充填成本55.8万元。     

沥青混合料分形级配理论

介绍沥青混合料集料粒径分布分形维数的计算方法并分析其分形特征.对于连续级配,其集料粒径分布为一重分形分布;对于间断级配,其集料粒径分布为二重分形分布.采用粗集料粒径分布分形维数Dc和细集料粒径分布分形维数Df作为描述集料级配分形特点的指标.在此基础上,提出分形级配理论的计算式,该式不仅可以计算连续级配,还可以计算间断级配.研究分形级配理论与现有主要级配设计理论之间的关系,结果表明,分形级配理论可以包括现有的几种主要级配计算方法,这主要由于分形是集料级配的本质.     

粗粒土路堑高边坡设计方法的应用探讨

影响路堑边坡稳定性的因素很多,也很复杂,给路堑高边坡设计带来一系列困难.针对粗粒土路堑高边坡,探讨其设计方法,以获得经济合理的边坡形式和边坡坡度.     

泰波理论在矿料级配设计中的应用

讨论了直接应用泰波理论指导矿料级配设计的一种方法 ,该方法先计算理论级配 ,然后在半对数坐标中绘出最大密度曲线 ,并在该最大密度曲线图上直接查出各粒径颗粒含量 ,计算出各种集料的比例。该方法简化了级配设计过程。本文中以水泥混凝土和沥青混合料用砂为例阐述了这一设计方法     

用硫酸钙配制最优级配土强化盐田池板

利用硫酸钙配制最优级配土。在七种级配土中,以6:4(硫酸钙:粘土)的土壤楔入阻力和抗压强度最大。用硫酸钙加固粘土池板(池底)、不仅池板坚实,抗压强度高,而且性能稳定、使用寿命长,土壤楔入阻力基本上仍保持在2.45×10~bPa以上。     

黏粒含量对黏性土渗透性影响的试验研究

渗透性是土体的重要工程性质之一,在诸如垃圾填埋场防污、水利大坝防渗、基坑支护防漏等工程项目中,运用各种方法提高土体的抗渗性是施工的最终目的。基于此,制备不同黏粒含量的黏性土试样;并开展渗透及相关试验,以分析黏粒含量对渗透性的影响。试验结果表明随着黏粒含量的增加,黏性土的塑性指数呈线性增加,而渗透系数呈非线性减小,可用指数函数式拟合。另外,颗分曲线显示高黏粒含量试样的不均匀系数变小,其堆积方式以小粒径颗粒接触为主,孔隙通道直径小,易出现不连通孔隙,导致渗透系数减小,所得成果可供工程实践参考。     

基于颗粒分形滑坡土体土水特征曲线评价及预测

滑带土与滑坡的发展、稳定性评价有着密切的关系,以福建永泰旗山滑坡为例,取代表性滑带土样和表层土样进行颗粒级配试验,基于分形理论研究了颗粒分形特征,结合压力板仪测定土样土水特征曲线,对滑带土和表层土进行了评价,并以颗粒分形维数预测了土水特征曲线,研究结果表明,滑带土细粒土含量较表层土含量高,滑坡土存在很好的分形特征,颗粒分形维数越大,细粒土含量越高,土体的持水性能也较好。以颗粒粒径分形维数代替土水特征分形维数,并结合Books-Corey模型来预测土水特征曲线,得到实测值与预测值呈现较好的一致性。     

鄱阳湖地区级配不良偏细砂砾石料力学特性

基于大型三轴试验数据,研究了级配和相对密度D r 对鄱阳湖地区级配不良偏细砂砾石料强度和变形特性的影响。结果表明:随着小于5. mm 粒径颗粒质量分数的增加,砂砾石料压实性能降低;随着大于5. mm 粒径颗粒质量分数P₅和D r 的增大,强度指标、初始切线弹性模量与体积模量增大;本文研究范围内,随P₅和D r 的增大,强度指标c、φ、φ0、 Δ φ线性增大,且P₅和D r 对强度指标的作用效应几乎不存在相互影响;随P₅和D r 的增大,邓肯E-B模型参数K、K b 增大,且P₅越高D r 对K、K b 的影响越显著,D r 越大时P₅对K、K b 的影响越强烈,存在相互影响效应;提出了考虑级配与D r 双重影响的强度指标和变形参数经验计算公式,该公式能高精度预测鄱阳湖地区级配不良偏细砂砾石覆盖层料的力学指标。     

粗颗粒土颗粒破碎影响因素试验研究

通过室内粗颗粒土的大型三轴和单轴试验,对粗颗粒土的颗粒破碎特性进行了研究,并分析了粗颗粒土母岩性质、级配、围压及应力状态对颗粒破碎的影响.结果表明:粗颗粒土的母岩强度或细颗粒含量越高,或粗颗粒土的浑圆度越好,颗粒破碎率越小;随着围压和应力的增大,粗颗粒土的颗粒破碎率也呈增大趋势.     

分形信息论及其应用

本文简述分形信息理论及其应用，解决了在分形几何学中悬而未解的问题，即什么是分形，什么是分形维数。本文所引进的分形示性数，分形维数与分形维谱统一与概囊了人们熟知的相信维数，容量维数、盒计数维数、信息维数与Ｒｅｎｙｉ维数。最后通过倍周期分支通向混沌之示例说明分形信息度量之应用，揭示分形信息论与分形几何学之间本质差别。分形信息论为复杂模式与图象之研究提供了新方法。     

松嫩平原盐碱地土壤颗粒分形维数研究及其应用

通过应用自相似理论分析了松嫩平原3个典型盐碱湖滩土壤不同深度的颗粒的分维数差异,并应用土壤颗粒分形维数寻找松嫩平原盐碱地的水分特征参数,分析了研究区土壤水分日迁移特征。     

分形在超细微粒粒度测试中的应用

提出了用分形理论来建立微粒布朗运动特征模型的设想,并从理论上阐明了它的有效性。在此基础上进行分析,得到了模型的分形特征和微粒尺寸参数间的关系。结合图象信号处理技术,可从计算的分形维值中获取粒度信息,进而可得到一种超继微粒粒度测试的方法。     

松嫩平原盐碱地土壤颗粒分形维数研究及其应用

通过应用自相似理论分析了松嫩平原3个典型盐碱湖滩土壤不同深度的颗粒的分维数差异,并应用土壤颗粒分形维数寻找松嫩平原盐碱地的水分特征参数,分析了研究区土壤水分日迁移特征.