CN110188465B - 土石混合体试样物理参数检测方法及场地稳定性评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粘质土土石混合体试样物理参数检测方法及场地稳定性评价方法。检测方法包括：取试样a组，并对其中b组试样进行筛分试验，其中，a＞b，且a和b均为非零自然数；根据筛分试验的结果计算b组试验中每组试样的石土比S和级配反应系数R，其中，
Figure DDA0002539964300000011
其中，
Figure DDA0002539964300000012
为该组试样的筛分试验中相邻孔径下累计颗粒重量百分比的比值，n+1为该组试样的单次筛分试验中孔径规格数；根据剩下的所有d组试样，获取土和石的黏聚力(kPa)c1、c2，以及土和石的内摩擦角(°)
Figure DDA0002539964300000013
其中d＝a‑b；根据c1、c2、
Figure DDA0002539964300000014
以及每组试验的石土比S和级配反应系数R，计算b组试验中每组试样的黏聚力c和内摩擦角
Figure DDA0002539964300000015
评价方法以检测方法得到的黏聚力c和内摩擦角
Figure DDA0002539964300000016
为基础计算场地稳定性。

Description

土石混合体试样物理参数检测方法及场地稳定性评价方法
技术领域
本发明涉及场地稳定性评价领域，具体涉及一种粘质土土石混合体试样物理参数检测方法及粘质土土石混合体场地稳定性评价方法。
背景技术
场地的稳定性评价通常以场地中土石混合体的黏聚力和内摩擦角为基础进行计算。
而待评价场地中土石混合体的黏聚力和内摩擦角的主要方法为：以多组原位大型直接剪切试验、室内大型直接剪切试验或大三轴试验测得黏聚力和内摩擦角为基础计算待评价场地中土石混合体的黏聚力和内摩擦角。但是大型试验需要耗费大量的人力和物力。
我国粘质土土石混合体场地占所有土石混合体场地中的大部分，因此，有必要研究一种耗费人力物力较少的粘质土土石混合体场地稳定性评价方法。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明旨在提供一种耗费人力物力较少的粘质土土石混合体试样物理参数检测方法及粘质土土石混合体场地稳定性评价方法。
为了达到上述发明创造的目的，本发明采用的技术方案为：
提供一种粘质土土石混合体试样物理参数检测方法，其包括：
取试样a组，并对其中b组试样进行筛分试验，其中，a＞b，且a和b均为非零自然数；
根据筛分试验的结果计算b组试验中每组试样的石土比S和级配反应系数R，其中，
Figure GDA0002539964290000021
其中，
Figure GDA0002539964290000022
为该组试样的筛分试验中相邻孔径下累计颗粒重量百分比的比值，n+1为该组试样的单次筛分试验中孔径规格数；
根据剩下的所有d组试样，获取土和石的黏聚力(kPa)c1、c2，以及土和石的内摩擦角(°)
Figure GDA0002539964290000023
其中d＝a-b；
根据c1、c2、
Figure GDA0002539964290000024
以及每组试验的石土比S和级配反应系数R，计算b组试验中每组试样的黏聚力c和内摩擦角
Figure GDA0002539964290000025
其计算公式为：
Figure GDA0002539964290000026
Figure GDA0002539964290000027
进一步地，c1、c2和
Figure GDA0002539964290000028
为剩下的d组试样分别经土的直剪试验和石的单轴压缩试验后取平均值得到的。
另一方面，提供一种粘质土土石混合体场地稳定性评价方法，其包括：
获取待评价场地的a组代表性试样，并根据本方案提供的检测方法得到的其中b组试样的黏聚力c和内摩擦角
Figure GDA0002539964290000029
以b组黏聚力c和内摩擦角
Figure GDA00025399642900000210
为基础，计算待评价场地的黏聚力和内摩擦角，并以待评价场地的黏聚力和内摩擦角为基础，计算待评价场地的稳定性。
本发明的有益效果为：
本发明设计的检测方法，无需复杂的大型试验，只需要利用室内基本物理力学试验获得试样的石土质量百分比比值S、级配反应系数R、试样中土和石的黏聚力c1和c2以及试样中土和石的内摩擦角
Figure GDA00025399642900000211
和
Figure GDA00025399642900000212
并将S、R、c1、c2、
Figure GDA00025399642900000213
和
Figure GDA00025399642900000214
代入计算公式进行计算即可得到试样的黏聚力c和内摩擦角
Figure GDA00025399642900000215
从而节约了大量的人力和物力，适宜推广应用。
并根据上述方法获取的黏聚力c和内摩擦角
Figure GDA0002539964290000031
计算待评价场地的黏聚力和内摩擦角，并以待评价场地的黏聚力和内摩擦角为基础计算待评价场地的稳定性。
附图说明
图1是具体实施例中土石混合体黏聚力的计算分布曲面；
图2是具体实施例中土石混合体内摩擦角的计算分布曲面；
图3是土石混合体黏聚力计算结果与原位大型直接剪切试验结果的相关性分析；
图4是土石混合体内摩擦角计算结果与原位大型直接剪切试验结果的相关性分析。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式做详细说明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明。但应该清楚，下文所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。在不脱离所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，本领域普通技术人员在没有做出任何创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
粘质土土石混合体试样物理参数检测方法，其包括：
取试样a组，并对其中b组试样进行筛分试验，其中，a＞b，且a和b均为非零自然数；
根据筛分试验的结果计算b组试验中每组试样的石土比S和级配反应系数R，其中，
Figure GDA0002539964290000032
其中，
Figure GDA0002539964290000033
为该组试样的筛分试验中相邻孔径下累计颗粒重量百分比的比值，n+1为该组试样的单次筛分试验中孔径规格数；
根据剩下的所有d组试样，获取土和石的黏聚力(kPa)c1、c2，以及土和石的内摩擦角(°)
Figure GDA0002539964290000041
其中d＝a-b；
根据c1、c2、
Figure GDA0002539964290000042
以及每组试验的石土比S和级配反应系数R，计算b组试验中每组试样的黏聚力c和内摩擦角
Figure GDA0002539964290000043
其计算公式为：
Figure GDA0002539964290000044
Figure GDA0002539964290000045
在实施时，本方案优选c1、c2和
Figure GDA0002539964290000046
为剩下的d组试样分别经土的直剪试验和石的单轴压缩试验后取平均值得到的。
以某土质为粘质土的石膏矿排土场为例对本方案设计的计算方法进行对比说明。
首先将取自该石膏矿排土场现场的六组代表性试样，进行六组原位大型直接剪切试验(试验中粒径大于5mm的颗粒为石，粒径小于等于5mm的颗粒为土)，其试验结果如表1：
Figure GDA0002539964290000047
将六组代表性试样分别进行筛分试验，孔径规格为：100mm、60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm、1mm、0.5mm、0.25mm、0.075mm，其颗粒组成表和对应的级配反应系数R如表2：
表2
Figure GDA0002539964290000051
其中，粒径的单位为mm，含量为该粒径以下颗粒的重量百分比。
根据表2计算每组代表性试样的级配反应系数R，计算结果如表3：
表3
组别 第一组 第二组 第三组 第四组 第五组 第六组
R 0.6644 0.6447 0.6062 0.6248 0.6581 0.6302
并根据表2，并以粒径大于5mm的颗粒为石，粒径小于等于5mm的颗粒为土，计算每组代表性试样的石土质量百分比比值S，结果如表4：
表4
Figure GDA0002539964290000052
Figure GDA0002539964290000061
并对取自该石膏矿排土场现场的其他4组代表性试样，进行4次土的直剪试验和4次石的单轴压缩试验，取平均值得到土的黏聚力c1和内摩擦角
Figure GDA0002539964290000062
以及石的黏聚力c2和内摩擦角
Figure GDA0002539964290000063
结果如表5：
表5
Figure GDA0002539964290000064
根据表3至表5计算每组代表性试样的黏聚力c和内摩擦角
Figure GDA0002539964290000065
黏聚力c和内摩擦角
Figure GDA0002539964290000066
的分布曲面分别如图1和图2所示，具体数值结果如表6：
表6
Figure GDA0002539964290000067
根据表1和表6得到如图3所示的黏聚力c的原位大型直接剪切试验结果和本方案计算结果的相关性分析图，以及如图4所示的内摩擦角
Figure GDA0002539964290000068
的原位大型直接剪切试验结果和本方案计算结果的相关性分析图。图4和图3表明两种结果的吻合程度均在90％以上。因此，本发明设计的方法具有较好的适用性。
本方案还提供一种粘质土土石混合体场地稳定性评价方法，其包括：
获取待评价场地的a组代表性试样，并本方案提供的的检测方法得到的其中b组试样的黏聚力c和内摩擦角
Figure GDA0002539964290000069
以b组黏聚力c和内摩擦角
Figure GDA0002539964290000071
为基础，计算待评价场地的黏聚力和内摩擦角，并以待评价场地的黏聚力和内摩擦角为基础，计算待评价场地的稳定性。

Claims (3)

1.粘质土土石混合体试样物理参数检测方法，其特征在于，包括：
取试样a组，并对其中b组试样进行筛分试验，其中，a＞b，且a和b均为非零自然数；
根据筛分试验的结果计算所述b组试验中每组试样的石土比S和级配反应系数R，其中，
Figure FDA0002539964280000011
其中，
Figure FDA0002539964280000012
为该组试样的筛分试验中相邻孔径下累计颗粒重量百分比的比值，n+1为该组试样的单次筛分试验中孔径规格数；
根据剩下的所有d组试样，获取土和石的黏聚力，单位kPa， c1、c2，以及土和石的内摩擦角，单位°，
Figure FDA0002539964280000013
其中d＝a-b；
根据所述c1、c2、
Figure FDA0002539964280000014
以及每组试验的石土比S和级配反应系数R，计算所述b组试验中每组试样的黏聚力c和内摩擦角
Figure FDA0002539964280000015
其计算公式为：
Figure FDA0002539964280000016
Figure FDA0002539964280000017
2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述c1、c2和
Figure FDA0002539964280000018
为剩下的d组所述试样分别经土的直剪试验和石的单轴压缩试验后取平均值得到的。
3.粘质土土石混合体场地稳定性评价方法，其特征在于，包括：
获取待评价场地的a组代表性试样，并根据权利要求1或2所述的检测方法得到的其中b组试样的黏聚力c和内摩擦角
Figure FDA0002539964280000019
以b组所述黏聚力c和内摩擦角
Figure FDA00025399642800000110
为基础，计算待评价场地的黏聚力和内摩擦角，并以待评价场地的黏聚力和内摩擦角为基础，计算待评价场地的稳定性。
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