砂卵石介質(zhì)給水度的試驗研究.pdf

1、本文以山西柳林段黃河河床自然堆積砂卵石介質(zhì)為研究對象，進行了河床原狀砂卵石介質(zhì)、同徑砂卵石介質(zhì)和不同級配砂卵石介質(zhì)的給水度的系列試驗，分析了不同級配砂卵石介質(zhì)的給水度變化特性、影響因素;探索了砂卵石介質(zhì)的給水度與粒徑特征參數(shù)之間的關(guān)系;建立了給水度的線性模型、非線性模型和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。本文研究結(jié)果表明:
　　 黃河灘地自然堆積砂卵石介質(zhì)不均勻系數(shù)高達156，占到總量21.52％的粒徑≤1mm的粒徑組不僅起到填充大、中顆粒形成

2、的孔隙的作用，還參與了砂卵石介質(zhì)土粒骨架的構(gòu)建，對于黃河砂卵石介質(zhì)給水度有巨大影響，導致其給水度僅為0.04。剔除≥90mm和≤1mm的砂卵石介質(zhì)的給水度比自然級配砂卵石介質(zhì)的給水度明顯增大，達0.16左右，增大了4倍。
　　 同徑的砂卵石介質(zhì)的給水度隨著砂卵石介質(zhì)粒徑組平均粒徑的增大而增大，當平均粒徑≤10mm時，隨著平均粒徑的增加給水度增長較快，當平均粒徑≥10mm后，隨著粒徑的增加給水度表現(xiàn)出緩慢增長趨勢，給水度μ與平均粒

3、徑d間的關(guān)系較好地符合對數(shù)關(guān)系。
　　 砂卵石介質(zhì)的級配對給水度有著明顯的影響。影響飽和砂卵石介質(zhì)給水度的粒徑特征指標有不均勻系數(shù)Cu、曲率系數(shù)Cc、有效粒徑d10、限制粒徑d60和粒徑d30。當砂卵石介質(zhì)d10在0.03～1.00cm之間、d30在0.20～0.50cm之間、d60在1.66～5.00cm之間、Cc在0.245～30.00之間、Cu在2.638～133.33之間變化時，最小給水度為0.047，最大值0.294，

4、最大值是最小值的6倍。
　　 對于某一給定的不均勻系數(shù)，隨著曲率系數(shù)的增大給水度也增大。
　　 由某單一特征粒徑指標無法表征不同級配條件下給水度的定量關(guān)系，而由反映兩個特征粒徑指標的曲率系數(shù)Cc和不均勻系數(shù)Cu可以較好地表征其與給水度間點群關(guān)系，其間存在密切的二次多項式相關(guān)關(guān)系。給水度隨不均勻系數(shù)的增大先減小后增大。即在一定范圍內(nèi)給水度隨不均勻系數(shù)的增大而減小，當不均勻系數(shù)大于某值后，又隨不均勻系數(shù)的增大而增大。不均勻系

5、數(shù)Cu與給水度的相關(guān)關(guān)系要好于與曲率系數(shù)Cc的關(guān)系，同時具有應(yīng)用的方便性，用不均勻系數(shù)Cu與給水度的相關(guān)關(guān)系對給水度進行預測可行，且具有較高精度。
　　 砂卵石介質(zhì)中，給水度隨著大、中顆粒粒徑的增大而增大，當小顆粒粒徑由小變大時，給水度可能增大也可能減小。對于形成砂卵石介質(zhì)最小孔隙的小顆粒介質(zhì)來說，數(shù)量和粒徑共同決定了其對大顆?？紫兜奶畛涠?，從而引起給水度隨著小顆粒粒徑變化的不確定性。
　　 砂卵石介質(zhì)容重對給水度的影響

6、也是明顯的，對于級配相同的飽和砂卵石介質(zhì)，容重越大，砂卵石介質(zhì)的孔隙率越小，給水度也越小。
　　 用砂卵石介質(zhì)粒徑特征指標模擬的給水度的線性模型、非線性模型和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型都是可行的。經(jīng)過各模型輸入變量和誤差等條件的比較，確定BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型為最佳的飽和砂卵石介質(zhì)給水度預報模型。
　　 本文就通過砂卵石介質(zhì)特征粒徑參數(shù)等物理指標預測其給水度展開了深入的試驗和分析，對通過砂卵石介質(zhì)粒徑特征指標測定其給水度有重要的理論意義