一种二元颗粒混合物内摩擦角的预测方法技术

本发明专利技术公开了一种二元颗粒混合物内摩擦角的预测方法，属于土木工程颗粒材料技术领域，包括：根据粗颗粒和细颗粒的粒径比分别求取抗剪强度指标临界点处细粒含量f

【技术实现步骤摘要】
一种二元颗粒混合物内摩擦角的预测方法


[0001]本专利技术涉及一种二元颗粒混合物内摩擦角的预测方法，属于土木工程颗粒材料


技术介绍

[0002]砂土是自然界中最常见、最具代表性的颗粒岩土介质，土坡稳定性问题、挡土墙稳定分析及地基承载力都与土的抗剪强度有关，故砂土强度指标—内摩擦角至关重要。颗粒材料的强度指标主要由颗粒的形状特性起控制作用，粗、细颗粒的相对含量虽起次要影响，但由于影响到粗粒土的孔隙比和相对密实度，进而影响颗粒间的相互作用，研究中发现，粗粒土的静、动强度与孔隙比并不呈单调相关，表现出较多的不确定性，比如砂土在某种配比下更易液化。故抗剪强度指标与粒状土的颗粒形状和粒度分布关系密切。
[0003]测定内摩擦角比较完善的方法是三轴剪切试验，该方法具体为：三组试样首先进行饱和，然后在三轴压力室内固结，最后施加轴向偏应力使其剪切破坏，根据不同的围压和破坏应力，绘制极限应力圆，三个应力圆的公共切线的倾角即为内摩擦角对应不同工况，三轴试验通常采用UU、CU、CD三种方法，可得到强度指标以及有效应力指标为
[0004]现有技术存在的问题是：三轴试验仪器量测系统复杂，技术控制指标多，某些工况试验费工耗时；三轴试验的试样数目要求多，试样制备繁琐，制样中断级配砂土极难均匀，且砂土试样易受扰动，导致试验结果不准确；确定破坏应力以及作公共切线时，存在较大人为误差；在选择地基处理方案时，将面临大量的试验工作量，或有较多盲目性。另外，常用的三轴剪切仪的实际中主应力等于小主应力，将其成果应用到平面变形或三向应力状态的研究中会有所不符，即常规三轴试验与实际工程差别较大，但模拟实际工况的真三轴试验更加复杂，实际较少应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种二元颗粒混合物内摩擦角的预测方法，解决了当前测定二元颗粒混合物内摩擦角存在测定方法要求高、费工耗时，结果不准确的问题，在实际工程中，不仅减少大量测试工作量，还可指导地基处理方案的选择，避免盲目性。
[0006]为达到上述目的/为解决上述技术问题，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0007]第一方面，根据粗颗粒和细颗粒的粒径比分别求取抗剪强度指标临界点处细粒含量f
cr1
、f
cr2
；
[0008]根据颗粒的粒径比和形状参数分别求取抗剪强度指标临界点处细粒含量f
cr1
、f
cr2
所对应的临界内摩擦角和
[0009]根据抗剪强度指标临界点处细粒含量及其所对应的临界内摩擦角构建二元颗粒混合物内摩擦角随粒度分布变化的折线模型；
[0010]由折线模型估算得到二元颗粒土在任意粒度分布下的内摩擦角。
[0011]进一步地，所述抗剪强度指标临界点是二元颗粒混合物内摩擦角随粒度分布变化曲线的两个转折点，细粒含量分别对应f
cr1
、f
cr2
。
[0012]进一步地，所述细粒含量f
cr1
的计算公式为：
[0013][0014]其中，D为粗颗粒的平均粒径；d为细颗粒的平均粒径。
[0015]进一步地，所述细粒含量f
cr2
的计算公式为：
[0016][0017]其中，D为粗颗粒的平均粒径；d为细颗粒的平均粒径。
[0018]进一步地，所述根据颗粒的粒径比和形状参数分别求取抗剪强度指标临界点处细粒含量f
cr1
、f
cr2
所对应的临界内摩擦角和的方法具体包括：
[0019]获取颗粒土的整体规整度及粗细颗粒的平均粒径；
[0020]根据粗细颗粒平均粒径的比值及颗粒土的整体规整度求取临界内摩擦角和
[0021]进一步地，所述临界内摩擦角为固结排水条件下的内摩擦角。
[0022]进一步地，所述临界内摩擦角的计算公式为：
[0023][0024]其中，D为粗颗粒的平均粒径；d为细颗粒的平均粒径；OR为颗粒土的整体规整度。
[0025]进一步地，所述临界内摩擦角的计算公式为：
[0026][0027]其中，OR为颗粒土的整体规整度。
[0028]进一步地，所述二元颗粒混合物内摩擦角随粒度分布变化的折线模型为：
[0029][0030]其中，f
c
为二元颗粒混合物中细颗粒质量占二元混合物总质量的百分比；
[0031]为二元颗粒混合物内摩擦角随粒度分布变化的最小值，数值上与临界内摩擦角相等；
[0032]为混合物中细颗粒相对含量为0时的二元颗粒混合物的内摩擦角值，数值上与临界内摩擦角相等；
[0033]为混合物中细颗粒相对含量为100％时的二元颗粒混合物的内摩擦角值，数值上与临界内摩擦角相等。
[0034]第二方面，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
[0035]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：
[0036]本专利技术通过求取抗剪强度指标临界点处细粒含量f
cr1
、f
cr2
，再求取点处细粒含量f
cr1
、f
cr2
对应的临界内摩擦角，构建了二元颗粒混合物内摩擦角随粒度分布变化的折线模型，结合了砂土细粒含量与颗粒形状对内摩擦角的影响，直接得到预测值，过程简单，准确度高，特别在实际工程中，不仅减少大量测试工作量，抗剪强度指标临界点的确定还可避免砂土级配控制不好，强度反而更低的后果，解决了当前测定颗粒混合物内摩擦角存在测定方法复杂，费工耗时，结果不准确的问题。
附图说明
[0037]图1是本专利技术实施例提供的一种二元颗粒混合物内摩擦角的预测方法的流程图；
[0038]图2是本专利技术实施例提供的一种二元颗粒混合物内摩擦角的预测方法的二元颗粒混合物内摩擦角随粒度分布的变化曲线图；
[0039]图3是本专利技术实施例提供的一种二元颗粒混合物内摩擦角的预测方法的折线简化模型图。
具体实施方式
[0040]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。
[0041]实施例1
[0042]如图1所示，一种二元颗粒混合物内摩擦角的预测方法，包括：
[0043]从混合颗粒中选取颗粒，分为粗粒组和细粒组；
[0044]分别计算粗粒组和细粒组的平均粒径；
[0045]计算粗粒组的平均粒径与细颗粒组的平均粒径的比值。
[0046]如图2所示，二元颗粒混合物内摩擦角随粒度分布的变化曲线存在两个点P＇和Q＇根据粒径比求取抗剪强度指标临界点处细粒含量f
cr1
、f
cr2
；具体的，细粒含量f
cr1
的计算公式为：
[0047][0048]其中，D为粗颗粒的平均粒径；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二元颗粒混合物内摩擦角的预测方法，其特征在于，包括：根据粗颗粒和细颗粒的粒径比分别求取抗剪强度指标临界点处细粒含量f
cr1
、f
cr2
；根据颗粒的粒径比和形状参数分别求取抗剪强度指标临界点处细粒含量f
cr1
、f
cr2
所对应的临界内摩擦角和根据抗剪强度指标临界点处细粒含量及其所对应的临界内摩擦角构建二元颗粒混合物内摩擦角随粒度分布变化的折线模型；由折线模型估算得到二元颗粒土在任意粒度分布下的内摩擦角。2.根据权利要求1所述的一种二元颗粒混合物内摩擦角的预测方法，其特征在于，所述抗剪强度指标临界点是二元颗粒混合物内摩擦角随粒度分布变化曲线的两个转折点，细粒含量分别对应f
cr1
、f
cr2
。3.根据权利要求1所述的一种二元颗粒混合物内摩擦角的预测方法，其特征在于，所述细粒含量f
cr1
的计算公式为：其中，D为粗颗粒的平均粒径；d为细颗粒的平均粒径。4.根据权利要求1所述的一种二元颗粒混合物内摩擦角的预测方法，其特征在于，所述细粒含量f
cr2
的计算公式为：其中，D为粗颗粒的平均粒径；d为细颗粒的平均粒径。5.根据权利要求1所述的一种二元颗粒混合物内摩擦角的预测方法，其特征在于，所述根据颗粒的粒径比和形状参数分别求取抗剪强度指标临界点处细粒含量f...

【专利技术属性】
技术研发人员：许朝阳，蒋士明，胡雪飞，吴金峰，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：