岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (S1): 173-183.doi: 10.16285/j.rsm.2021.0041

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

描述土体级配分布的级配方程及其适用性

丁林楠1, 2,李国英1, 2,魏匡民1, 2   

  1. 1. 南京水利科学研究院岩土工程研究所,江苏 南京 210024; 2. 南京水利科学研究院 水利部土石坝破坏机理与防控技术重点实验室,江苏 南京 210029
  • 收稿日期:2021-01-09 修回日期:2022-03-14 出版日期:2022-06-30 发布日期:2022-07-13
  • 作者简介:丁林楠,男,1994年生,博士研究生,主要从事粗粒土力学特性方面的研究。

Gradation equation for describing gradation distribution of soil and its applicability

DING Lin-nan1, 2, LI Guo-ying1, 2, WEI Kuang-min1, 2   

  1. 1. Geotechnical Engineering Department, Nanjing Hydraulic Research Institute, Nanjing, Jiangsu 210024, China; 2. Key Laboratory of Failure Mechanism and Safety Control Techniques of Earth-Rock Dam of the Ministry of Water Resources, Nanjing Hydraulic Research Institute, Nanjing, Jiangsu 210029, China
  • Received:2021-01-09 Revised:2022-03-14 Online:2022-06-30 Published:2022-07-13

摘要: 对Weibull模型公式进行变形和演化,得到一个用于定量表示连续级配分布的级配方程,该级配方程可以表示双曲线、近似直线、反S形曲线3种典型级配分布形态。对粉土、黏土、砂土、粗粒土的级配分布进行拟合,拟合结果均良好。从粒径的分布范围考虑,用理论推导的方法,对级配参数的取值范围进行了详细的研究。将实际拟合结果和理论推导结果相结合,得到最终的级配参数范围:c为0.001~1.5,n为0.065~4.8。将新级配方程与Talbot分形级配方程、吴二鲁单参数级配方程进行对比分析,发现Talbot分形级配方程不能反映反S形级配分布,单参数级配方程不能反映颗粒均匀的窄级配分布,而新级配方程对以上不同级配分布均拟合良好,因此新级配方程具有更广泛的适用性。另外,对级配参数在剔除法、相似级配法、等量替代法、混合法下的演变进行了推导,实现了对缩尺前后级配分布的定量表示。

关键词: 级配曲线, 级配方程, 曲线拟合, 缩尺方法

Abstract:

By deforming and evolving the Weibull model formula, a gradation equation for quantitatively representing the continuous gradation distribution is obtained. The gradation equation can express three typical gradation distribution forms of hyperbola, approximate straight line and reversed S-shaped curve. The gradation distribution of silt, clay, sand, and coarse-grained soil is fitted, and the fitting results are all good. Considering the distribution range of the particle size, the value range of the gradation parameter is studied in detail with the method of theoretical deduction. By combining the actual fitting results with the theoretical derivation results, the final grading parameter range is obtained: c is 0.001−1.5, n is 0.065−4.8. Comparing the new gradation equation with Talbot fractal gradation equation and Wu Er-lu’s single-parameter gradation equation, it is found that the Talbot fractal gradation equation cannot reflect the reversed S-shaped gradation distribution, and the single-parameter gradation equation cannot reflect the uniform and narrow gradation distribution of particles, and the proposed gradation equation fits the above different gradation distributions well. The proposed gradation equation has wider applicability. In addition, the evolution of gradation parameters under the elimination method, similar gradation method, equivalent substitution method, and hybrid method is derived, and the quantitative expression of the gradation distribution before and after scaling is realized.

Key words: gradation curve, gradation equation, curve fitting, scale method

中图分类号: 

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[1] 吴二鲁, 朱俊高, 王龙, 陈鸽, . 粗粒料的单参数级配方程及其适用性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 831-836.
[2] 吴二鲁, 朱俊高, 郭万里, 陆阳洋. 基于级配方程的粗粒料压实特性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 214-220.
[3] 郭万里, 朱俊高, 钱 彬, 张 丹, . 粗粒土的颗粒破碎演化模型及其试验验证[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1023-1029.
[4] 郭万里,朱俊高,余 挺,金 伟,. 土的连续级配方程在粗粒料中的应用[J]. , 2018, 39(10): 3661-3667.
[5] 顾乐民. 最小一乘法在岩土地基沉降中的应用[J]. , 2016, 37(8): 2366-2372.
[6] 赵 娜,左永振,王占彬,余盛关. 基于分形理论的粗粒料级配缩尺方法研究[J]. , 2016, 37(12): 3513-3519.
[7] 左永振,张 伟,潘家军,赵 娜. 粗粒料级配缩尺方法对其最大干密度的影响研究[J]. , 2015, 36(S1): 417-422.
[8] 赵婷婷,周 伟,常晓林,马 刚,马 幸,. 堆石料缩尺方法的分形特性及缩尺效应研究[J]. , 2015, 36(4): 1093-1101.
[9] 蔡 灿 ,伍开松 ,袁晓红 ,程少杰,. 中低应变率下的岩石损伤本构模型研究[J]. , 2015, 36(3): 795-802.
[10] 杨 贵 ,许建宝 ,刘昆林 , . 粗粒料颗粒破碎数值模拟研究[J]. , 2015, 36(11): 3301-3306.
[11] 谭晓慧,辛志宇,沈梦芬,汪贤恩,徐 全. 湿胀条件下合肥膨胀土土-水特征研究[J]. , 2014, 35(12): 3352-3360.
[12] 谭晓慧,余 伟,沈梦芬,胡 娜. 土-水特征曲线的试验研究及曲线拟合[J]. , 2013, 34(S2): 51-56.
[13] 李 剑,陈善雄,余 飞. 基于最大剪应变增量的边坡潜在滑动面搜索[J]. , 2013, 34(S1): 371-378.
[14] 傅 华,韩华强,凌 华. 堆石料级配缩尺方法对其室内试验结果的影响[J]. , 2012, 33(9): 2645-2649.
[15] 张幼振,石智军,张 晶. 岩石锚杆锚固段荷载分布试验研究[J]. , 2010, 31(S2): 184-188.
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[1] 姚仰平,侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 徐金明,羌培,张鹏飞. 粉质黏土图像的纹理特征分析[J]. , 2009, 30(10): 2903 -2907 .
[3] 向天兵,冯夏庭,陈炳瑞,江 权,张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[4] 石玉玲,门玉明,彭建兵,黄强兵,刘洪佳. 地裂缝对不同结构形式桥梁桥面的破坏试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2917 -2922 .
[5] 夏栋舟,何益斌,刘建华. 土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析[J]. , 2009, 30(10): 2923 -2928 .
[6] 徐速超,冯夏庭,陈炳瑞. 矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究[J]. , 2009, 30(10): 2929 -2934 .
[7] 张力霆,齐清兰,魏静,霍倩,周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[8] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[9] 易 俊,姜永东,鲜学福,罗 云,张 瑜. 声场促进煤层气渗流的应力-温度-渗流压力场的流固动态耦合模型[J]. , 2009, 30(10): 2945 -2949 .
[10] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .