不同粒徑均值碎石的滲透特性研究.pdf

1、碎石是由天然巖石或者礦石經(jīng)機械破碎、篩分，得到的一種粒徑相對比較均勻的顆粒材料，廣泛應(yīng)用于各建筑行業(yè)中。從物理形態(tài)和性質(zhì)上來講，碎石是一種無粘性的大粒徑顆粒土，與小粒徑顆粒土相比，具有透水性強、承載力高、沉陷變形小等工程優(yōu)點。所以碎石在現(xiàn)實生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，不僅在鐵路和公路路基、堆石壩、滲渠取水工程以及土石壩工程中應(yīng)用廣泛，而且在作為反濾層用料、地基處理用料等方面，碎石也占據(jù)了很大的比重。因此，為了使碎石的滲透性能在實際工程中

2、的應(yīng)用更加方便，需要結(jié)合工程實際，建立水工模型，專門對碎石滲流的各項水力特性進行研究。
　　本文結(jié)合碎石在實際工程中的應(yīng)用，通過建立模型試驗系統(tǒng)，調(diào)節(jié)不同的工作水頭，對不同粒徑的均值碎石的滲透情況進行研究，通過研究，得到以下結(jié)論：
　　1、碎石介質(zhì)所承受的工作水頭越大，其滲流量就越大，但是隨著工作水頭的進一步增大，滲流流量逐漸趨于平穩(wěn)；碎石滲流流量與碎石粒徑呈負相關(guān)關(guān)系，碎石粒徑越大，同一工作水頭下，其滲流流量也就越大。

3、r>　　2、將碎石滲流流量與所承受的工作水頭關(guān)系轉(zhuǎn)換為碎石滲流時的滲流流速與水力坡降的關(guān)系，分析碎石粒徑對其水力坡降的影響，得到碎石粒徑與水力坡降的大小呈負相關(guān)關(guān)系，碎石粒徑越小，在滲流過程中其水力坡降就越大。引入水力半徑R對其原因進行分析，水力半徑越大，說明水流在滲流過程中受到的阻力就越大，其水力坡降也就越大，經(jīng)分析計算得到：碎石的粒徑越小，整個滲透介質(zhì)中的水力半徑也就越大，所以在滲流過程中水力坡降是隨著碎石粒徑的減小而逐漸增大的。<

4、br>　　3、對于粒徑D=1cm的碎石滲流來說，整個滲流試驗過程中的流態(tài)變化是先層流，然后進入到層流向紊流的過渡區(qū)，隨著滲流流速的增大，最后才會進入完全紊流流態(tài)；對于碎石粒徑D=2cm的滲流來說，在滲流過程中，滲流流態(tài)由層流向紊流的過渡區(qū)迅速轉(zhuǎn)化為紊流；而對于粒徑為D=5cm的碎石滲流來說，整個滲流過程滲流流態(tài)都是完全紊流。
　　4、利用量綱分析法得到一個碎石滲流滲流量與工作水頭的經(jīng)驗公式：Q=φg1/2 H5/2,使用Origi

5、n軟件，結(jié)合實際滲流試驗，考慮到影響滲流坡降的各個因素，結(jié)合量綱分析法，對試驗數(shù)據(jù)進行擬合，得到了一個適用于本試驗的均值碎石滲流的J-v關(guān)系經(jīng)驗公式：
　　J=39.85d-2n-3.53g-1υv+1.05d-1n3.26gv2，通過對其適用性、合理性進行驗證，得到該方程精度較高，可以相對精確的計算碎石滲流的水力坡降和滲流速度，較為合理的描述了碎石滲流時的滲流過程。
　　5、利用SPSS數(shù)據(jù)處理軟件，建立多元線性回歸方程，