CN109142410B - 考虑各因素相互作用的含碳酸盐砂土的工程分类方法 - Google Patents

考虑各因素相互作用的含碳酸盐砂土的工程分类方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109142410B
CN109142410B CN201710465703.5A CN201710465703A CN109142410B CN 109142410 B CN109142410 B CN 109142410B CN 201710465703 A CN201710465703 A CN 201710465703A CN 109142410 B CN109142410 B CN 109142410B
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbonate
sandy soil
sand
type
percent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201710465703.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109142410A (zh
Inventor
李飒
刘富诗
张彦龙
戴旭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN201710465703.5A priority Critical patent/CN109142410B/zh
Publication of CN109142410A publication Critical patent/CN109142410A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109142410B publication Critical patent/CN109142410B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/22—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material
    • G01N23/223—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by measuring secondary emission from the material by irradiating the sample with X-rays or gamma-rays and by measuring X-ray fluorescence

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

本发明公开了一种考虑各因素相互作用的含碳酸盐砂土的工程分类方法：将取样碳酸盐含量大于90％的砂土与标准石英砂分别进行筛分试验，筛分出四种粒组砂样，按照质量百分比标准，配得24组混合砂试样；利用X射线荧光光谱仪分别测量混合砂试样碳酸盐实际含量；利用直剪试验测定不同组混合砂内摩擦角，按照内摩擦角大小分为四种类型；绘制气泡图；根据两种不同类型砂土在气泡图的相对位置与变化趋势，用一条圆弧将数值点在气泡图中分隔开，确定圆心坐标，绘制一系列不同半径的同心圆曲线簇，调整曲线簇半径来实现不同类型砂土数值点分隔,定义同心圆半径为碳酸盐指数；根据Clark的命名方法对不同区域含碳酸盐砂土进行分类与命名。

Description

考虑各因素相互作用的含碳酸盐砂土的工程分类方法
技术领域
本发明涉及一种方法，更具体的说，是涉及一种考虑各因素相互作用的含碳酸盐砂土的工程分类方法。
背景技术
在世界南纬和北纬30°之间的大陆架和海湾地区广泛存在着碳酸钙含量各异的碳酸盐沉积物，它是因为长期在饱和的碳酸钙溶液中，经物理、化学及生物化学作用后而形成的一种与陆相沉积物有很大差异的岩土体，具有易破碎、高孔隙比、力学性质特殊等特征；因此，这种沉积物的工程分类标准与常用的土的工程分类有所不同；同时，已有资料显示全球海域表层碳酸盐沉积物主要为含碳酸盐的砂土。随着“一带一路”国家战略的发展，我国深度参与了包括北非、西亚、东南亚等沿海国家的基础建设，建设中就面临着对含碳酸盐砂土如何进行合理的工程分类与系统的命名的问题。
目前，由Clark和Walker提出的碳酸盐类沉积物工程分类使用频率较高，然而已有的研究表明，含碳酸盐砂土的工程性质受到碳酸钙含量、粒径共同作用的影响。考虑到采用统一的碳酸钙含量来划分含碳酸盐砂土的类别，这种“一刀切”的划分方法无法揭示不同碳酸盐含量、粒径共同作用下含碳酸盐砂土的工程性质，具有一定的局限性。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，考虑碳酸钙含量、粒径耦合作用下导致含碳酸盐砂土工程性质的差异，提供一种更为合理的考虑各因素相互作用的含碳酸盐砂土的工程分类方法，同时规范这种砂土定名术语，便于从命名上科学地反映其工程性质差异。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的考虑各因素相互作用的含碳酸盐砂土的工程分类方法，包括以下步骤：
步骤一，将现场取样获得的碳酸盐含量大于90％的砂土与标准石英砂分别进行筛分试验，分别筛分出1–2mm、0.5–1mm、0.25–0.5mm、0.075–0.25mm四种粒组；将相同粒组的两种砂土分别按照碳酸盐砂土质量百分比为100％、80％、60％、40％、20％、0％的标准，配得24组混合砂试样；
步骤二，利用X射线荧光光谱仪分别测量不同碳酸盐砂土质量百分比的四种粒组混合砂试样中碳酸盐的实际含量；
步骤三，通过直剪试验测定不同碳酸盐含量的四种粒组混合砂的内摩擦角
Figure BDA0001325934160000021
将内摩擦角的最大值
Figure BDA0001325934160000022
与最小值
Figure BDA0001325934160000023
相减后除以4的值记为增量值Δa，将内摩擦角满足
Figure BDA0001325934160000024
Figure BDA0001325934160000025
的混合砂分别记为第一种类型砂土、第二种类型砂土、第三种类型砂土、第四种类型砂土；
步骤四，绘制由试验测得的混合砂内摩擦角与碳酸盐实际含量、中间粒径的气泡图，图中共24个气泡；
步骤五，用圆弧线对第四种类型砂土数值的边界点进行拟合，得到包含全部第四种类型砂土的包络线，同时得到圆心坐标；用确定好的圆心坐标绘制一系列不同半径的同心圆曲线簇，通过不断修改曲线簇半径来实现第一种类型砂土、第二种类型砂土、第三种类型砂土、第四种类型砂土彼此之间的数值点分隔,其中同心圆半径定义为碳酸盐指数；
步骤六，根据碳酸盐指数对混合砂内摩擦角与碳酸盐含量、中间粒径的气泡图的分区，参考Clark的命名方法对气泡图中不同区域的含碳酸盐砂土进行分类与命名。
步骤五中所述碳酸盐指数ICa的计算公式为：
ICa＝[(HCa-A)2+(d50-B)2]0.5
其中，HCa为碳酸盐含量，d50为中间粒径，(A,B)为同心圆由横轴为碳酸盐含量、纵轴为中间粒径构成的坐标系中的坐标。
步骤六中所述含碳酸盐砂土进行分类与命名：第一种类型砂土、第二种类型砂土、第三种类型砂土、第四种类型砂土分别为石英砂、钙质石英砂、硅质碳酸盐砂、碳酸盐砂。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
(1)本发明通过一系列同心圆曲线簇，把强度相近的含盐酸盐砂土分为同一种类型砂；将具有共性的土体化为同一种类型，充分地体现了工程分类中“土以类聚”的原则；同时，有助于规范含碳酸盐砂土的定名术语，便于从命名上科学地反映其工程性质差异；
(2)本发明通过定义碳酸盐指数ICa来综合反映碳酸盐含量、粒径共同作用下划分含碳酸盐砂土的类别，不再使用统一的碳酸盐含量划分含碳酸盐砂土的类别，避免了传统分类方法的不足；
(3)本发明利用室内土工试验数据作为含碳酸盐砂分类的依据，可靠性强、成本低、周期短、方法简单明确、易于操作；碳酸盐指数ICa的定义公式简洁、无复杂参数、所涉及参数都具有容易确定的优点，这使得分类结果更加准确、合理。
附图说明
图1是本发明混合砂内摩擦角与碳酸盐含量、中间粒径的气泡图；
图2是本发明对第三类型砂土、第四种类型砂土进行分区；
图3是本发明对第二类型砂土、第三种类型砂土进行分区；
图4是本发明对第一类型砂土、第二种类型砂土进行分区。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明。
本发明的考虑各因素相互作用的含碳酸盐砂土的工程分类方法，包括以下步骤：
步骤一，将现场取样获得的碳酸盐含量大于90％的砂土与标准石英砂分别进行筛分试验，分别筛分出1–2mm、0.5–1mm、0.25–0.5mm、0.075–0.25mm四种粒组；将相同粒组的两种砂土分别按照碳酸盐砂土质量百分比为100％、80％、60％、40％、20％、0％的标准，配得24组混合砂试样。
步骤二，利用X射线荧光光谱仪分别测量不同碳酸盐砂土质量百分比的四种粒组混合砂试样中碳酸盐的实际含量。测试结果：碳酸盐砂土质量百分比100％、80％、60％、40％、20％、0％分别对应的实际含量为96％、78％、59％、40％、18％、1.5％。
步骤三，通过直剪试验测定不同碳酸盐含量的四种粒组混合砂的内摩擦角
Figure BDA0001325934160000041
将内摩擦角的最大值
Figure BDA0001325934160000042
与最小值
Figure BDA0001325934160000043
相减后除以4的值记为增量值Δa，将内摩擦角满足
Figure BDA0001325934160000044
Figure BDA0001325934160000045
的混合砂分别记为第一种类型砂土、第二种类型砂土、第三种类型砂土、第四种类型砂土，即将混合砂按照内摩擦角大小等分为四种类型。
本实施例中得到内摩擦角最大值为39.8°、最小值为28.1°，将内摩擦角在
Figure BDA0001325934160000046
范围内的砂土记为第一种类型砂土、第二种类型砂土、第三种类型砂土、第四种类型砂土。
步骤四，绘制由试验测得的混合砂内摩擦角与碳酸盐实际含量、中间粒径的气泡图，如图1所示，图中共24个气泡，图中四种类型的砂土数值点按照不同标记符号区分，同时标出了序号，①为第一种类型砂土，②为第二种类型砂土，③为第三种类型砂土，④为第四种类型砂土。
步骤五，用圆弧线对第四种类型砂土数值的边界点进行拟合，得到包含全部第四种类型砂土的包络线，同时得到圆心坐标；用确定好的圆心坐标绘制一系列不同半径的同心圆曲线簇，通过不断修改曲线簇半径来实现第一种类型砂土、第二种类型砂土、第三种类型砂土、第四种类型砂土彼此之间的数值点分隔,其中同心圆半径定义为碳酸盐指数。
碳酸盐指数ICa的计算公式为：
ICa＝[(HCa-A)2+(d50-B)2]0.5 (1)
其中，HCa为碳酸盐含量，d50为中间粒径，(A,B)为同心圆由横轴为碳酸盐含量、纵轴为中间粒径构成的坐标系中的坐标。
本实施例中用圆弧线对第四种类型砂土数值的边界点进行拟合，得到包含全部第四种类型砂土的包络线ICa为2.19，同时得到圆心坐标(2.7,2.068)，如图2所示。用确定好的圆心坐标不断扩大、调整同心圆圆弧半径实现第二种类型砂土、第三种类型砂土彼此之间的数值点分隔，得到的碳酸盐指数ICa为2.51，如图3所示。同样，根据圆心坐标(2.7,2.068)不断扩大、调整同心圆圆弧半径，实现第一种类型砂土、第二种类型砂土彼此之间的数值点分隔，得到的碳酸盐指数ICa为2.94，如图4所示。
步骤六，根据碳酸盐指数对混合砂内摩擦角与碳酸盐含量、中间粒径的气泡图的分区，参考Clark的命名方法对气泡图中不同区域的含碳酸盐砂土进行分类与命名。
本实施例中根据同心圆曲线簇及其对应的碳酸盐指数，将气泡图分为ICa>2.94、2.94≥ICa>2.51、2.51≥ICa>2.19、2.19≥ICa四个区域，如图4所示。参考Clark的命名方法对所述的四个区域以此命名为石英砂、钙质石英砂、硅质碳酸盐砂、碳酸盐砂，如表1所示。
表1含碳酸盐砂土分类界限值
Figure BDA0001325934160000051
尽管上面结合附图对本发明的功能及工作过程进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (2)

1.考虑各因素相互作用的含碳酸盐砂土的工程分类方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将现场取样获得的碳酸盐含量大于90％的砂土与标准石英砂分别进行筛分试验，分别筛分出1–2mm、0.5–1mm、0.25–0.5mm、0.075–0.25mm四种粒组；将相同粒组的两种砂土分别按照碳酸盐砂土质量百分比为100％、80％、60％、40％、20％、0％的标准，配得24组混合砂试样；
步骤二，利用X射线荧光光谱仪分别测量不同碳酸盐砂土质量百分比的四种粒组混合砂试样中碳酸盐的实际含量；
步骤三，通过直剪试验测定不同碳酸盐含量的四种粒组混合砂的内摩擦角
Figure FDA0002715477650000011
将内摩擦角的最大值
Figure FDA0002715477650000012
与最小值
Figure FDA0002715477650000013
相减后除以4的值记为增量值Δa，将内摩擦角满足
Figure FDA0002715477650000014
Figure FDA0002715477650000015
的混合砂分别记为第一种类型砂土、第二种类型砂土、第三种类型砂土、第四种类型砂土；
步骤四，绘制由试验测得的混合砂内摩擦角与碳酸盐实际含量、中间粒径的气泡图，图中共24个气泡；
步骤五，用圆弧线对第四种类型砂土数值的边界点进行拟合，得到包含全部第四种类型砂土的包络线，同时得到圆心坐标；用确定好的圆心坐标绘制一系列不同半径的同心圆曲线簇，通过不断修改曲线簇半径来实现第一种类型砂土、第二种类型砂土、第三种类型砂土、第四种类型砂土彼此之间的数值点分隔,其中同心圆半径定义为碳酸盐指数；
其中，碳酸盐指数ICa的计算公式为：
ICa＝[(HCa-A)2+(d50-B)2]0.5
其中，HCa为碳酸盐含量，d50为中间粒径，(A,B)为同心圆由横轴为碳酸盐含量、纵轴为中间粒径构成的坐标系中的坐标；
步骤六，根据碳酸盐指数对混合砂内摩擦角与碳酸盐含量、中间粒径的气泡图的分区，参考Clark的命名方法对气泡图中不同区域的含碳酸盐砂土进行分类与命名。
2.根据权利要求1所述的考虑各因素相互作用的含碳酸盐砂土的工程分类方法，其特征在于，步骤六中所述含碳酸盐砂土进行分类与命名：第一种类型砂土、第二种类型砂土、第三种类型砂土、第四种类型砂土分别为石英砂、钙质石英砂、硅质碳酸盐砂、碳酸盐砂。
CN201710465703.5A 2017-06-19 2017-06-19 考虑各因素相互作用的含碳酸盐砂土的工程分类方法 Expired - Fee Related CN109142410B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710465703.5A CN109142410B (zh) 2017-06-19 2017-06-19 考虑各因素相互作用的含碳酸盐砂土的工程分类方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710465703.5A CN109142410B (zh) 2017-06-19 2017-06-19 考虑各因素相互作用的含碳酸盐砂土的工程分类方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109142410A CN109142410A (zh) 2019-01-04
CN109142410B true CN109142410B (zh) 2020-12-15

Family

ID=64804395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710465703.5A Expired - Fee Related CN109142410B (zh) 2017-06-19 2017-06-19 考虑各因素相互作用的含碳酸盐砂土的工程分类方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109142410B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117133373B (zh) * 2023-10-25 2024-01-26 泸州聚购科技发展有限公司 一种基于混合算法的石英砂生产加工用智能分类系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1590964A1 (ru) * 1987-10-27 1990-09-07 Mo Geologorazvedoch Inst Cпocoб изгotobлehия лaбopatophыx oбpaзцob cbязhoгo гpуhta
CN1273222A (zh) * 1999-05-06 2000-11-15 北京市高水矿山工程与材料研究所 全砂土固结充填材料、生产及使用方法
CN103184052A (zh) * 2012-11-01 2013-07-03 中国地震局兰州地震研究所 非饱和黄土改性处理方法
CN104516025A (zh) * 2015-01-16 2015-04-15 中石化西南石油工程有限公司地质录井分公司 碳酸盐储层物性随钻分类和评价方法
CN105486606A (zh) * 2016-01-28 2016-04-13 海安县石油科研仪器有限公司 碳酸盐含量测定仪
CN106759328A (zh) * 2017-02-28 2017-05-31 天津大学 钙质岩土上重力锚设计的优化计算方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1590964A1 (ru) * 1987-10-27 1990-09-07 Mo Geologorazvedoch Inst Cпocoб изгotobлehия лaбopatophыx oбpaзцob cbязhoгo гpуhta
CN1273222A (zh) * 1999-05-06 2000-11-15 北京市高水矿山工程与材料研究所 全砂土固结充填材料、生产及使用方法
CN103184052A (zh) * 2012-11-01 2013-07-03 中国地震局兰州地震研究所 非饱和黄土改性处理方法
CN104516025A (zh) * 2015-01-16 2015-04-15 中石化西南石油工程有限公司地质录井分公司 碳酸盐储层物性随钻分类和评价方法
CN105486606A (zh) * 2016-01-28 2016-04-13 海安县石油科研仪器有限公司 碳酸盐含量测定仪
CN106759328A (zh) * 2017-02-28 2017-05-31 天津大学 钙质岩土上重力锚设计的优化计算方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
シリカ砂および石灰質砂の粒子形状と間隙比および内部摩擦角の関係;瀬戸内 秀規;《地盤工学ジャーナル》;20071231;第169-174页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109142410A (zh) 2019-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Vandamme et al. Paleomagnetism and age determinations of the Deccan Traps (India): Results of a Nagpur‐Bombay Traverse and review of earlier work
Aleinikoff et al. Deciphering igneous and metamorphic events in high-grade rocks of the Wilmington Complex, Delaware: Morphology, cathodoluminescence and backscattered electron zoning, and SHRIMP U-Pb geochronology of zircon and monazite
Traverse et al. Palynology of the surface sediments of Great Bahama Bank, as related to water movement and sedimentation
Gudmundsdóttir et al. Identification and definition of primary and reworked tephra in Late Glacial and Holocene marine shelf sediments off North Iceland
Parker et al. Petrology and origin of some phosphorites from the South African continental margin
CN107966546B (zh) 一种页岩岩相平面分布编制方法及页岩勘探体系
CN102071929A (zh) 一种白云岩储层地球化学图版生成方法
Hayward et al. Ecological distribution of recent deep-water foraminifera around New Zealand
Liu et al. Provenance of early Paleozoic sedimentary rocks in the Altyn Tagh orogen: Insights into the paleoposition of the Tarim craton in northern Gondwana associated with final closure of the Proto–Tethys Ocean
CN107402411A (zh) 一种微生物碳酸盐岩地层藻白云岩的定量识别方法
Saïag et al. Classifying chalk microtextures: sedimentary versus diagenetic origin (Cenomanian–Santonian, Paris Basin, France)
Eder et al. Depth-related morphoclines of megalospheric tests of Heterostegina depressa d'Orbigny: biostratigraphic and paleobiological implications
CN109142410B (zh) 考虑各因素相互作用的含碳酸盐砂土的工程分类方法
Heise et al. Classification of the Pearl River Estuary via principal component analysis and regionalisation
Deik et al. Hardened faecal pellets as a significant component in deep water, subtropical marine environments
Haig et al. Triassic-lower Jurassic foraminiferal indices for bahaman-type carbonate-bank limestones, Cablac Mountain, East Timor
McBride et al. Giant calcite‐cemented concretions, Dakota Formation, central Kansas, USA
Abu‐Mahfouz et al. Diagenesis, compaction strain and deformation associated with chert and carbonate concretions in organic‐rich marl and phosphorite; Upper Cretaceous to Eocene, Jordan
Tanaskovski et al. The geochemistry model of the surface sediment determined by using ED-XRF technique: a case study of the Boka Kotorska bay, Adriatic Sea
CN108802192B (zh) 一种钙屑砂岩储层孔隙类型识别方法
CN106290794B (zh) 核形石成因机制的分析方法
Hubert et al. Organic matter, textures, and pore attributes of hypersaline lacustrine microbial deposits (Holocene, Bahamas)
Fesharaki et al. Composition of clastic sediments in the Somosaguas area (middle Miocene, Madrid Basin): insights into provenance and palaeoclimate
Grossman Stratigraphy of the Genesee group of New York
CN111931433A (zh) 一种判定热带气旋对上层海洋影响的动力强度指数的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20201215

Termination date: 20210619

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee