[发明专利]二元颗粒混合物最小孔隙比预测方法

说明书

本发明公开一种二元颗粒混合物最小孔隙比预测方法，准确度高。本发明的二元颗粒混合物最小孔隙比预测方法，包括如下步骤：(10)细颗粒最优含量计算：根据二元颗粒混合物细颗粒最优含量计算模型，确定细颗粒最优含量；(20)最小孔隙比极小值计算：结合砂土及金属颗粒粒度分布和颗粒形状的影响，计算确定二元颗粒混合物的最小孔隙比极小值；(30)最小孔隙比估算：将二元颗粒混合物最小孔隙比随细颗粒含量变化的“V”型曲线简化为折线，由折线方程估算得到任意细粒含量下二元颗粒混合物的最小孔隙比。

技术领域

本发明属于土木工程颗粒材料级配技术领域，特别是一种二元颗粒混合物最小孔隙比预测方法。

背景技术

砂土是由不同粒径砂颗粒构成的散粒体材料，相对密实度是反映砂土紧密程度的一项重要指标，对于判断砂土的应力-应变曲线特性、剪胀性以及循环动荷载作用下砂土的抗液化性能等方面有着极为重要的参考价值。最小孔隙比作为计算相对密实度的基础，代表着土体最密实的状态，是评估土体性质的关键参数。粒度分布反映了砂土的级配特征，粗、细颗粒的相对含量直接影响颗粒间的相互填充效果，进而决定最小孔隙比的大小。不同产地的砂土，因成土作用的差异导致颗粒形状不同，颗粒形状直接影响颗粒间的接触方式，从而影响到土体的堆积形态，造成最小孔隙比的差异。

目前，国内外学者们提出了一些有关砂土二元混合物最小孔隙比的预测方法，其中最具有代表性的是Poul V.Lade提出的一种估算砂土二元混合物最小孔隙比的方法。该方法具体为：根据两种不同粗、细颗粒的最小孔隙比e₁和e₂，由式e_min＝e₁e₂/(1+e₁+e₂)直接确定砂土二元混合物最小孔隙比e_min。

但是，该方法只考虑了砂土二元混合物中细颗粒含量的影响，却忽略了砂颗粒形状的作用，砂土二元混合物中的粗、细颗粒形状的不同导致实际填充过程中颗粒骨架发生扭曲变形，并产生相应的孔隙体积增量，使得最小孔隙比预测值偏低。对于某一种天然砂土二元混合物，实测的e_min要比采用该方法预测的e_min大4～5倍。

因此，现有技术存在的问题是：二元颗粒混合物最小孔隙比预测准确度低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二元颗粒混合物最小孔隙比预测方法，准确度高。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种二元颗粒混合物最小孔隙比预测方法，包括如下步骤：

(10)细颗粒最优含量计算：根据二元颗粒混合物细颗粒最优含量计算模型，确定细颗粒最优含量；

(20)最小孔隙比极小值计算：结合砂土及金属颗粒粒度分布和颗粒形状的影响，计算确定二元颗粒混合物的最小孔隙比极小值；

(30)最小孔隙比估算：将二元颗粒混合物最小孔隙比随细颗粒含量变化的“V”型曲线简化为折线，由折线方程估算得到任意细粒含量下二元颗粒混合物的最小孔隙比。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

1、准确度高：本发明综合考虑了砂土粒度分布和砂颗粒形状的影响，建立了二元颗粒混合物最小孔隙比极小值(e_min)_min与粒度分布、颗粒形状的函数关系，以及对应最小孔隙比极小值时细粒最优含量计算方法。采用本发明提出的预测方法得到的最小孔隙比预测值更接近实际情况，准确度高；

2、简单易行：计算方法简洁方便，易于在实际工程中推广应用。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

附图说明