[发明专利]一种人工填料最优级配确定方法

说明书

本发明公开一种人工填料最优级配确定方法，基于分形理论和最大密实度，通过引入级配参数，提出了在确定填石料总质量、最大粒径、可测得的最小粒径及小于可测最小粒径的填料质量后，根据本方法可确定一条级配曲线，该级配为连续级配并满足最大密实度，为该粒径范围内的最优级配。适用于土木工程粗粒土、巨粒土、岩石等作为填充物的最优级配计算。

技术领域

本发明属于土木工程领域，尤其涉及一种基于分形理论并满足最大密实度理论来计算填充物最优级配的方法，适用于土木工程粗粒土、巨粒土、岩石作为填充物的最优级配计算。

背景技术

级配碎石是一种用几种粒径不同的碎石和石屑掺配拌制而成，粗、中、小碎石集料和石屑等材料各占一定比例的混合料，且其颗粒组成符合规定的级配要求。目前大部分工程都是采用不均匀系数C_u和曲率系数C_c判断颗粒级配的优良性，认为当C_u≥10、1C_c3时，该级配即达到要求，但计算不均匀系数C_u和曲率系数C_c时仅使用三种控制粒径d₆₀、d₃₀、d₁₀，这就导致即使其他中间粒径缺失，该判断标准依然能够成立。研究表明，决定颗粒材料密度的最全面的因素包括其颗粒尺寸分布，致密性和颗粒形式，混合物质量和容器尺寸,颗粒尺寸分布对其密实度的影响最大，直接影响了其致密性。在所有能满足级配碎石级配范围的配比中选择曲线相对较圆滑的配比来进行试验，曲线圆滑则表明各粒径颗粒含量相对适中、颗粒级配较好，以利于级配碎石孔隙率值的降低或密实度的提高，同时也利于强度的提高。但是，通过级配曲线配制优良级配填料的研究较少，大部分是对已有的填料通过某种判断标准来判断其级配是否优良，认为满足富勒曲线时填料即达到最大密实度，Talbol在富勒曲线的基础上改进了指数，认为指数范围在0.3～0.5即可达到级配优良的标准，同时还有其他一些判断标准，如Weibull模型、Dinger-Funck模型、Furnas模型等，但已有模型的参数较多，或者范围较大，不易确定，这对人工填料的确定和使用带来极大不便。因此，确定填料的最优级配曲线是非常必要的。

发明内容

本发明针对现有确定填料级配优良的方法的不足，提供了一种基于分形理论并满足最大密实度理论来计算填充物最优级配的方法，适用于土木工程粗粒土、巨粒土、岩石等作为填充物的最优级配计算方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下计算方案；

一种人工填料最优级配确定方法，包括：

步骤1、确定需要的填料总质量M_T；

步骤2、确定填料的最大粒径X_max；

步骤3、确定可测得填料的最小粒径X_min；

步骤4、确定粒径小于X_min的填料的质量M_min；

步骤5、将上述已知数据带入提出的级配的计算公式即可求得该粒径范围内满足最大密实度的最优级配；其中，X为填料粒径，M_x为小于对应粒径x的质量。

作为优选，通过确定M_T、M_min、X_max、X_min即可确定现场所需填料的最优级配的分形维数为且2D3。

有益效果：

(1)本发明计算方法可以通过现场填料的已有最大粒径X_max、最小粒径X_min、总质量M_T和小于最小粒径的质量M_min，即可确定该粒径范围内满足最大密实度的最优级配方案；