岩土力学 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (10): 3157-3166.doi: 10.16285/j.rsm.2025.0197CSTR: 32223.14.j.rsm.2025.0197

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

弃渣土体分形级配方程及最大干密度预测模型

王莘晴1, 2,张晓超1,裴向军1, 3   

  1. 1.成都理工大学 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,四川 成都610059; 2.四川交通职业技术学院 建筑工程系,四川 成都,611000;3.天府永兴实验室,四川 成都,610213
  • 收稿日期:2025-02-25 接受日期:2025-04-30 出版日期:2025-10-11 发布日期:2025-10-13
  • 通讯作者: 裴向军,男,1970年生,博士,教授,博士生导师,主要从事地质灾害防治与修复工程等方面的教学和科研工作。E-mail: peixj0119@tom.com
  • 作者简介:王莘晴,女,1988年生,博士研究生,副教授,主要从事工程地质、岩土工程等方面的研究。E-mail: 245857464@qq.com
  • 基金资助:
    西藏自治区重点研发计划项目(No.XZ202401ZY0091)

Fractal grading equation and maximum dry density prediction model of waste slag soil

WANG Xin-qing1, 2, ZHANG Xiao-chao1, PEI Xiang-jun1, 3   

  1. 1. State Key Laboratory of Geohazard Prevention and Geoenvironment Protection, Chengdu University of Technology, Chengdu, Sichuan 610059, China; 2. Department of Architecture and Civil Engineering, Sichuan Vocational and Technical College of Communications, Chengdu, Sichuan 611000, China; 3. Tianfu Yongxing Laboratory, Chengdu, Sichuan 610213, China
  • Received:2025-02-25 Accepted:2025-04-30 Online:2025-10-11 Published:2025-10-13
  • Supported by:
    This work was supported by the Key R & D Projects in Xizang Autonomous Region (XZ202401ZY0091).

摘要: 弃渣土体的密实性显著影响其力学性能,定量分析颗粒级配对其干密度的影响尤为重要。通过采集不同成渣方式形成的弃渣土体开展颗粒分析和室内相对密度试验,定量研究了颗粒级配对弃渣土体干密度的影响。研究结果表明:渣料呈现明显的分形特征,主要级配曲线类型为凹型和缓S型;基于广义Logistics函数和颗粒质量分形模型,构建二参数粒度分形级配方程,可有效描述弃渣级配特征,参数ab可调控曲线的斜率及曲率;采用粒度分形级配方程,积分可得级配曲线面积,建立弃渣土体极值干密度预测模型;确定了弃渣土体最优级配曲线特征及对应参数范围。研究成果可为弃渣堆场的堆置设计、碾压施工及边坡稳定性分析提供科学依据。

关键词: 弃渣土体, 极值干密度, 颗粒级配, 分形理论, 压实性

Abstract: The compactness of waste residue soil significantly affects its mechanical properties, and it is particularly important to quantitatively analyze the influence of particle gradation on its dry density. The effect of particle size distribution on the dry density of waste slag soil was quantitatively studied by collecting waste slag soil formed by different slag forming methods and conducting particle size distribution and indoor relative density tests. The results show that slag material presents obvious fractal characteristics, with the main gradation curve types being concave and slow S-shaped. Based on the generalized Logistics function and the particle mass fractal model, a two-parameter particle size fractal grading equation is developed. This equation effectively describes the grading characteristics of the waste slag, with parameters a and b adjusting the slope and curvature of the curve. Using the particle size fractal grading equation, the area of the grading curve is integrated, and a prediction model for the extreme dry density of waste slag soil is established. The characteristics of the optimal gradation curve of the waste slag soil and the corresponding parameter range are determined. The research results offer a scientific basis for the stacking design, rolling construction and slope stability analysis of waste slag yards.

Key words: waste slag soil, extreme dry density, particle gradation, fractal theory, compactness

中图分类号: TU 449
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