【2016年】粗砂渗透系数与抗渗强度概型分布研究【水利工程】.doc
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1、水利工程论文-粗砂渗透系数与抗渗强度概型分布研究摘要:本文通过粗砂渗透变形重复性试验,分析了粗砂渗透系数与抗渗强度概型分布,渗透系数概型符合对数正态分布、正态分布和极值I型分布,其中以对数正态分布的拟合效果最好;抗渗强度的概型符合对数正态分布、正态分布和分布,其中以对数正态分布和正态分布拟合效果最好。这些可作为其它类型无粘性土渗透系数与抗渗强度概型分布特征研究的参考,为土石坝渗流安全可靠度分析提供基础。关键词:粗砂;渗透系数;抗渗强度;概型分布关键词:粗砂渗透系数抗渗强度概型分布1前言无粘性土是土石坝的主要填筑材料之一。由于施工过程分层碾压、取料部位不同、卸料时的颗粒分离等各种因素的影响,且土
2、体内部颗粒组成与结构的随机性,导致坝内土体多具不均匀性,表现出渗透系数与抗渗强度具有不同程度的变异性;然而传统方法进行土石坝渗流安全评估时,通常假定坝体均匀(或分区均匀),其渗透系数与抗渗强度在某区域为常数1.本文受南京水利科学研究院研究生基金资助考虑它们的变异性。近些年发展起来的可靠度分析方法将有关参数视作随机变量,考虑了它们的随机性;在土石坝渗透稳定分析中,将渗透系数与抗渗强度作为随机变量,和常规方法相比,可更深入地考虑施工和填土变异性的影响。因此,作为土石坝渗透稳定可靠度分析的基础,探讨渗透系数与抗渗强度概率特性很有意义。渗透稳定可靠度计算中,渗透系数与抗渗强度的概型分布特征必不可少。E
3、.Feinerman2对无粘性土渗透系数概型分布进行了总结,认为渗透系数服从对数正态分布,而有关抗渗强度概型分布的研究较少,为此本文对无粘性土中的粗砂渗透破坏特性进行了重复性试验研究,通过试验,分析渗透系数与抗渗强度概型分布特征。2粗砂渗透变形重复性试验2.1试验目的统计渗透系数与抗渗强度的概型分布。2.2试验方案土石坝实际施工过程中,从料场随机取料,然后按照同一压实标准(可能局部相同),对土料分层填筑,分层碾压。由于取料、填筑以及碾压等过程受诸多随机因素的影响,使得各部位土料的级配、压实程度具有随机性,致使不同位置土料的渗透系数与抗渗强度具有随机性。本试验在试验过程中模拟该过程,首先从同一料
4、源随机取得渗透变形试验土料,然后分层制样,并按照同一干密度标准分层击实,以不同试样间的随机性模拟不同位置土料的随机性。以该方法获得的粗砂渗透系数与抗渗强度概率特性作为实际工程中的粗砂渗透系数与抗渗强度概率特性的参考。2.3试验设备和方法颗粒分析试验依据土工试验规程SL237-006-19993;渗透变形试验依据土工试验规程SD128032874,室内渗透变形试验装置采用竖直桶形渗透变形仪,试验仪器设备示意图如图1所示。图1渗透变形试验仪器设备示意图本试验采用沙河集下游河道某部位土料作为试验用料,土料类型为粗砂。首先在渗透变形试验前对每一试样做颗粒分析试验,然后在控制干密度不变条件下进行渗透变形
5、试验。试验中试样厚度为20cm,分四层制备,每层均为5cm;为控制干密度不变,首先将土料用烘箱烘干,再用电子秤每次称取一层所用土重,并按5cm控制击实厚度;为防止沿筒壁发生集中渗漏,在筒底设置了防止筒壁集中渗漏的环形垫片;每个试样平均饱和10小时。2.4试样制备时的干密度控制无粘性土密实度由相对密度控制,按照碾压式土石坝设计规范5规定实际工程中砂的相对密度,但考虑到施工机械的快速发展,本实验取;按土工试验规范SL237-010-1999进行相对密度试验,测得该土的土粒比重为2.65,最大干密度为1.85g/cm3,最小干密度为1.43g/cm3,由(1)式换算干密度:(1)则控制试样干密度为1
6、.75g/cm3。2.5试样级配及其平均曲线、上下包线每一土样的级配曲线在级配曲线上下包线内变动,其上下限级配、平均级配数据见表1所示,颗粒分析包络曲线见图2所示。表1上下限、平均级配统计表级配(mm)52.51.20.60.30.120.075级配上包线()96.888.472.250.918.63.52平均级配()94.982.966.244.015.52.91.7级配下包线()93.278.960.235.8122.21.4图2试验土料的级配包络图2.6试验结果与渗透变形试验有关的试样参数平均值见表2,因知渗透破坏类型为流土,故本文涉及到的抗渗强度均指流土抗渗强度;渗透系数与抗渗强度试验
7、结果见表3。表2与渗流有关的参数平均值数据表相对密度Dr孔隙率n比重GS有效粒径d10(mm)等效粒径d20(mm)分界粒径d30(mm)不均匀系数cu曲率系数cc0.80.342.650.240.360.464.81.01表320组试样渗透系数与抗渗强度试验结果表编号渗透系数(10-2cm/s)抗渗强度编号渗透系数(10-2cm/s)抗渗强度11.551.1111.31.221.491.45120.921.31311.54130.91.3341.321.33141.391.5451.631.47150.771.4561.081.35161.051.4571.041.29171.061.378
8、0.711.7181.21.3791.381.32190.861.59101.021.59201.061.812均值1.1371.425标准差0.2600.167备注此处均值、标准差、变异系数采用20组原始数据统计获得变异系数0.2290.1172.7试验结果分析试验数据粗差判断和剔除对20组抗渗强度原始数据做2S法6检验,仅第20组数据处于区间以外,剔除第20组数据后对剩余19组数据做类似分析知19组数据满足2S法要求;依19组抗渗强度数据得其均值、标准差分别为:1.4054、0.146。对20组渗透系数数据做同样检验,所有数据均处于区间之中,无需剔除数据。依20组渗透系数数据得均值、标准差
9、分别为:1.13710-2cm/s、0.26010-2cm/s。表4渗透系数k和抗渗强度JB概型检验成果表渗透系数(cm/s)抗渗强度各概型参数及密度函数正态分布1.13710-21.40540.26010-20.1462f(x)f(x)=1/(2)0.5exp-0.5(x-)/2其中-x0极值I478.548.772k0.01021.34f(x)f(x)=exp-(x-k)-exp-(x-k)其中-x0比较准则或统计量或接受与否比较准则或统计量或接受与否K-S法检验正态分布0.1900.1719Y0.1950.1352Y对数正态0.1275Y0.117Y极值I0.1380Y0.1453Y分布
10、0.1419Y0.1208YA-D法检验正态分布0.69190.3083Y0.68960.2934Y对数正态0.69190.2529Y0.68960.281Y极值I0.72460.3394Y0.72380.5482Y各概型拟合度正态分布0.55360.5745对数正态0.63330.5925极值I0.53120.2427分布0.25320.3805最优概型对数正态分布对数正态分布注:Y表示接受该分布;N表示不接受该分布;f(x)表示概率密度函数概型分布分析为获得适于统计样本的概型分布,针对岩土工程中常用的正态分布、对数正态分布、极值I型分布、分布四种类型对试验数据进行A-D法、K-S法检验并做
11、拟合度比选。由于本文试验样本数较少,且A-D法适用于样本数较少的检验,故比选以A-D法为准,取拟合度最大者对应的概型为最优概型;若A-D法不能接受全部概型或缺少比较准则,以K-S法做比选7,检验结果见表4。从表4可知,渗透系数k的A-D法、K-S法统计量、均小于其临界值、,其中以对数正态分布拟合度0.6333最大,说明渗透系数概型符合对数正态分布、正态分布、极值I型分布、分布,其中以对数正态分布拟合效果最好,正态分布和极值I型分布次之,分布列最后。这证明了前人的结论2。从表4可知,抗渗强度的A-D法、K-S法统计量、均小于临界值、,对数正态分布拟合度最大,正态分布拟合度与对数正态分布拟合度相差
12、无几,说明抗渗强度符合对数正态分布、正态分布、极值I型分布、分布,其中对数正态分布拟合效果最好,正态分布稍差,分布拟合度介于最大和最小中间,其模拟效果同样较好,极值I型分布拟合度最小。需要说明,计算分布拟合度时,因缺少A-D法比较准则,故以K-S法代替计算,得分布拟合度。4总结本文模拟碾压土石坝填土的不均匀性,对取自某处的粗砂料进行了20组渗透变形重复性试验,试验中控制试验的干密度,各试样的颗分曲线位于其上下包线之间。应用A-D法和K-S法,分析了渗透变形重复性试验结果,分析认为粗砂渗透系数概型符合对数正态分布、正态分布和极值I型分布,其中以对数正态分布的拟合效果最好;应用A-D法和K-S法,
13、分析了渗透变形重复性试验结果,分析认为粗砂抗渗强度概型符合对数正态分布、正态分布和分布,其中以对数正态分布和正态分布拟合效果最好;参考文献:1毛昶熙,渗流计算分析与控制,水力电力出版社,1990,89-91。2E.Feinerman;G.Dagen&E.Bresler.“StatisticalinferenceofSpatialRandomFunctions”FromWaterResourceResearchVol22,No.6June1986。3中华人民共和国行业标准,土工试验规程(SL237-1999),北京,中国水利水电出版社,19994水利电力部,土工试验规程SD128-87第三分册,
14、水利电力出版社,1988。5中华人民共和国水利部,碾压式土石坝设计规范,中国水利水电出版社,2002.1.28,10-11。6沙庆林,观测试验资料的数学加工法,人民交通出版社,1988.4第三版,144-145。7李雷,盛金宝,土石坝不均匀沉降裂缝的可靠性分析方法,南京水力科学研究院,1997.7。凝望生活上苍给了我们一双眼睛,是用来凝望生活的。但有人凝望了一辈子,也弄不清楚生活的模样。其实生活的模样就是凝望,凝望是人间最形象、最丰富、最真实的风景。凝望生活是一种审美。马克思说过:如果你想得到艺术享受,就必须先成为有艺术修养的人。一望无际的大海,一带绵延的山川,一堵雪白的墙壁,一座生动的雕像,
15、之所以引人凝望神思,就是因为它们融会了生活的艺术。朋友之间的关切注视,爱人之间的脉脉含情,是生活艺术的升华;久别重逢或冰释前嫌之时饱含千言万语的深情一瞥,则是生活艺术的经典。凝望生活,是一幅画廊。以沧桑的理性作笔,沿着人生的主线,给生命以崭新的诠释和生动的假设,于人于世界的纷繁芜杂中融入人性的至纯。年少的凝望是好奇,充满了憧憬;年轻的凝望是柔情,充满了蜜意;中年的凝望是平静,充满了理性;老年的凝望是感叹,充满了回忆。凝望生活,是一腔投入。以愿望的翅膀为钩,系一线的浮子,让期待在想象中高度充值,赋予时光以全新的定义。屈子凝望汨罗江,是失意的时候;李白凝望月光,是思乡的时候;朱自清凝望荷塘,是孤独
16、的时候;李商隐凝望乐游原,是黄昏的时候;弗洛伊德凝望墙壁,是寂寞的时候。那是种非同寻常的沉默,是伟大与成功诞生的前奏。凝望生活,是一支晨曲。在命运的每一次曲折跌宕、大起大落之后,一个个休止符开始了下一轮的自由组合;但休止不是停止,而是一个起点;后面的乐章,必将成熟稳重、热烈奔放、荡气回肠。凝望生活吧,让思维和往事作一次坦荡的毫无遮掩的交流,总结经验,及取教训,积蓄勇气,满怀执著,放眼又一段长征。但生活的改变,仅有凝望是不够的,凝望只是一块跳板,是思想的铺垫;凝望者不是没有泪,也不是没到伤心处,因为人生豪迈不应有悔,醍醐灌顶不应用泪,在凝望之中与理想和成功牵手,共点江山迷津,把过去、现在、未来凝
17、望生活,生活也在凝望你。所有的竞争对手都在平等的氛围里重新谈判,所有的生命都在不同的命运里重新洗牌,所有的一切都在蓝天白云里重新开头。欣赏五彩缤纷的世界和绚丽多姿的生活,让心怀纯真、向往美好的人得以感受无尽的自然美和人性美,欣赏便由此而生。名山大川小桥流水,可悦人目;蝉吟虫唱风声雨声,可动人心;涛走云飞潮涌星移,可触人思;珍器古玩诗文书画,可怡人情。人世间一切挚情真意、美德善行也让人为之心热为之神往。用欣赏的眼光看自然与世情,我们会惊异地发现,大自然和生活馈赠给我们的竟是那么多,以至于我们常常迷茫了自己发现美的眼睛。因了欣赏,美就超越了自然的时空局限走进纯真的心灵并久驻人心,欣赏者的心灵也因美
18、的净化而成为最理想的归宿。是欣赏在真、善、美与纯真心灵之间架起了一座彩虹桥,让真、善、美通向圣洁的心灵世界。因了欣赏,人发现了美,读懂了美,而美也感染了人,启迪了人。这是自然真谛与人生智慧相谐相融的绝妙境界,惟善于欣赏者才会有幸览胜其中。欣赏为欣赏者提供了足够的与美相伴的温馨感觉,让爱美之人与动人之美结下高山流水不解之缘。真正的欣赏,是一种滤尽了一切利欲渣滓的透明情怀。对真、善、美,倾心而不盲从,礼赞而不迷信,远观而不亵玩,用可靠的理智恰到好处地调控着审美情感既不凝滞,也不泛滥,纯然一种平和心态。欣赏是一种健康心态,非品格磊落之人不能拥有。譬如以赏花为喻。有不惜掏钱买花却疏于培育以至花儿香消玉
19、殒者,有见花美而心动继而动手折之者,还有徒羡艳美外表而心仪于罂粟者,种种变味的欣赏或源于狂热冲动,或源于自私浅溥,使人获益不多反受累遭害。透过欣赏之物,可见欣赏者气度、品位及意趣。凡是善于欣赏者,都拥有一颗不凡的慧心。于他们而言,观一花即观一世界,见小草可见大精神。与常见之美面对,便享有一份与故知重逢的欣慰;与罕见之美面对,则仿佛与初识知音邂逅,有一种相见恨晚的惊喜。即使身处荒漠绝域亦能欣赏到平日常景常情难得体味的孤独苍凉之美。一个善于欣赏的人自然是胸藏锦绣,感觉里天地就更开阔明朗更亮丽空灵。相反,一个欣赏细胞缺乏的人,很容易可悲地自沉于一个满目灰暗了无生气的世界。像只有那种不含一丝尘杂平静如
20、镜的水面才会将蓝天白云、茂林修竹、飞鸟游蝶等佳景美物不改变色地留住一样,只有没有遭受利欲渣滓的污染和浮躁之风侵袭的心灵才可以最真实地接纳一切真、善、美。有人赏物易,赏人难;有人赏远离自己生活之人易,赏身边人难;有人乐于自我欣赏而不屑于欣赏别人;还有人将欣赏异化为取悦和谄媚,异化为赤裸裸的吹捧和露骨的逢迎种种病态的欣赏皆因心灵的水质失去了固有的洁净明澈而产生。所以,拒绝冷漠,抛弃虚伪,远离邪恶,欣赏才会成为一块成色极好的宝石,为你折射出世界缤纷生活的绚丽。在大雾中与你美丽相遇这座江北小城近年来雾多,天潮,黎明时分还是朗星高照,上班时节已是云海海雾茫茫。幢幢楼房隐匿在虚无飘渺之中,远处层层叠叠的山
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