摘要：自行设计模型槽进行垂直渗流下砂土管涌试验,通过精细化量测手段获取管涌发展中土体几何、水力学参数及颗粒运动特点,研究颗粒级配对管涌发生发展的影响,揭示管涌细观机理。管涌型砂土可动颗粒本身级配影响流失颗粒最大粒径及颗粒流失量在渗流方向上的分布情况,但对最终颗粒流失量影响不大;可动颗粒含量对砂土是否发生渗透破坏及潜蚀发展过程影响密切,临界细颗粒含量及存在的自滤过程是要考虑的。通过体视显微镜,从细观尺度揭示临界细颗粒含量的砂土在管涌过程中,可能产生自滤反滤现象而使系统自稳定,进一步揭示该机制是由于砂土在复杂的水土相互作用过程中形成层间系数D15/d85值符合自稳定的级配特点所致。研究表明,对级配分布较广,缺失中间粒径的管涌型砂土,要判别砂土是否会发生渗透破坏及其临界水力梯度大小,在采用经典公式或经验曲线判断的基础上,有必要针对实际工程土体的级配特性与实际水力学条件,开展复杂水土作用过程的试验论证。

摘要：为了研究颗粒级配对粒状材料不排水力学特性的影响，采用两种形状自相似度很高的材料（玻璃球和Hostun砂）进行了一系列传统三轴不排水压缩试验。对于每种材料，保持相近的相对密实度制作了6个不同颗粒级配（不均匀系数Ca=1．1～20）的试样，然后进行剪切。试验结果表明，颗粒级配对粒状材料的不排水力学性能存在明显影响：两种材料试样的偏应力水平随着不均匀系数的增加而降低，抗剪强度随着材料的不均匀系数Cu的增加而降低，并在Cu〉5后呈现出趋稳势态。基于不排水剪切试验中颗粒集合体二阶功的演化规律，对材料受荷载过程中出现不稳定性的条件进行分析。结果表明，在相同密实度下，粒状材料的静态液化潜能随着材料不均匀系数Cu的提高而增强，高不均匀系数的材料变得不稳定。

摘要：基于不合理的颗粒级配是粗骨料充填料浆发生离析的重要因素,以富勒公式为基础,建立平均粒径和粒径分散系数2个级配表征参数。基于魏茅斯干涉级配理论设计11种颗粒级配,并以此进行离析实验确定粒径分散系数的合理范围,利用云南某矿固体物料进行室内验证实验。研究结果表明：以屈服应力175~225 Pa、膏体料浆粒度低于20μm颗粒质量分数为约束条件,可得当粗骨料充填料浆合理离析率为11.65%~14.53%时,其粒径分散系数K为1.43~1.45,平均粒径为1.89~2.00 mm;基于原级配的优化调整必要且有效;料浆质量分数为68%的G3和质量分数为70%的G2离析率测量值与合理离析率相比,误差分别为3.23%和5.75%,粗骨料充填料浆粒径分散系数和平均粒径的范围可靠、准确。

摘要：在固液相填充复合体系中 ,采用合理的颗粒级配可使颗粒排列更加紧密 ,提高堆积密度。常用的颗粒级配方法主要是半经验法 ,依靠实验来确定 ,工作量大。采用混料回归设计 ,建立颗粒级配模型 ,优化级配比例 ,获得了最佳颗粒级配 ,提高了悬浮体系的固相含量。

摘要：颗粒级配、孔隙比是决定粗粒土渗透系数的关键因素。收集并整理得到93组粗粒土全级配(d_(10)～d_(100))、孔隙比数据,采用遗传算法(genetic algorithm,GA)优化的BP(back propagation)神经网络分析和预测粗粒土渗透系数,通过平均影响值法和试验验证,评价各级配粒径对渗透系数的影响大小,探讨孔隙比对粗粒土渗透系数的影响。结果表明:d_(50)为界限粒径,在其他粒径不变,若增大d_(50)及以下粒径,渗透系数就增大,而增大d_(50)以上粒径,渗透系数减小; d_(50)及以下粒径的"细颗粒"对渗透系数的影响大于d_(50)以上粒径的"粗颗粒";按相对权重,d_(20)、d_(80)、d_(40)属于高敏感度粒径,d_(10)、d_(50)、d_(100)、d_(70)为中敏感度粒径,d_(30)、d_(90)、d_(60)为低敏感度粒径。孔隙比对渗透系数的影响大于任一特征粒径,渗透系数与孔隙比呈正相关关系;相同颗粒级配的粗粒土,随孔隙比变化可使渗透系数产生数量级跨越。采用GA-BP神经网络方法,由全级配和孔隙比能较好地预测粗粒土渗透系数。

摘要：采用理想颗粒材料(DEM理想球体)、人工颗粒材料(玻璃球)和天然颗粒材料(Hostun砂),通过数值和室内常规三轴排水试验研究了颗粒材料级配对其应力–应变响应和临界状态的影响规律。试验结果表明:在相同加载初始条件下(e0=0.574,p0'=400 kPa),随着不均匀系数Cu(d60/d10)的增大,试样在q–ε1平面上从剪胀变为剪缩,在εv–ε1平面上表现出由应变软化转变为应变硬化的特性。通过不同围压下的三轴排水试验,在e–p'和q–p'平面上分别对不同级配的颗粒材料集合体绘制了临界状态线,e–p'平面随着Cu的增大临界状态线往下偏移,而在q–p'平面上临界状态线不随Cu的改变而改变。

摘要：在棚洞等防护结构上方铺设散体材料垫层能够大幅削减落石冲击力和棚洞顶板传递力,提高防护结构抗冲击性能。为了研究颗粒级配对新型废弃混凝土骨料垫层缓冲性能的影响规律,分别开展室内落锤冲击试验和三维离散元数值模拟。结果表明:对于单一粒组颗粒垫层,当均一化颗粒粒径(d_(50)/R)由0.15增加至0.75时,由于力链中潜在失稳点减少,力链稳定性增强,颗粒重排机制受限(平均位移和转角分别减少了41.3%和33.7%),落锤冲击力和棚洞顶板传递力峰值分别增加了36.3%和282.2%;对于复合粒组颗粒垫层,当不均匀系数(C_(u))由1.1增加至8.0时,粗颗粒周围孔隙被细颗粒填充,配位数增加,导致力链稳定性增强,颗粒重排机制受限(平均位移和转角分别减少了22.4%和45.3%),落锤冲击力和棚洞顶板传递力峰值分别增加了26.0%和174.6%;基于试验和数值模拟结果提出与均一化颗粒粒径(d_(50)/R)和不均匀系数(C_(u))相关的垫层防护折减系数α,建立考虑垫层防护作用的落锤冲击力半经验公式,为山区棚洞工程设计与施工提供技术支撑和理论指导。

摘要：采用Rheolab QC型旋转黏度计测定了水泥-大理石粉浆体不同剪切速率下的剪切应力和塑性黏度;采用Herschel-Bulkley模型对该浆体进行拟合得到其屈服应力、稠度系数和流性指数,并用触变环面积表征其触变性;采用灰色关联理论分析大理石粉颗粒级配对水泥浆体屈服应力、稠度系数、流性指数和触变性的影响.结果表明:随着大理石粉掺量的增大,水泥-大理石粉浆体的流动性逐渐提高,剪切变稀程度和触变性均逐渐降低;0~10μm的大理石粉质量分数与水泥-大理石粉浆体屈服应力、表观黏度和触变性呈正关联,大于10μm的大理石粉质量分数与之呈负关联,其中5~10μm的大理石粉为关键因子;0~10μm的大理石粉质量分数与水泥-大理石粉浆体的流性指数呈负关联,大于10μm的大理石粉质量分数与之呈正关联,其中20~50μm的大理石粉为关键因子.

摘要：利用颗粒级配理论将平均粒径分别为50 nm和300 nm的ZrO_(2)粉体以不同级配比例制备出了适用于直写成型的固含量为58 vol.%的低黏度陶瓷浆料,分析了颗粒级配对ZrO_(2)陶瓷浆料流变特性的影响,研究了不同级配比例对直写成型ZrO_(2)陶瓷的致密度、微观结构和力学特性的影响。结果表明:在不改变陶瓷浆料固含量的情况下,通过对不同粒径ZrO_(2)粉体的颗粒级配,相较级配前单一粒径陶瓷浆料流变性能更好;颗粒级配的引入产生了钉扎作用,有效抑制了晶粒的异常生长。当亚微米和纳米ZrO_(2)粉末的级配比例为95∶5时,ZrO_(2)陶瓷具有最佳的机械性能,相对密度、抗弯强度、断裂韧性分别为99.1%、(691±12)MPa、(9.65±0.30)MPa·m^(1/2),分别提高0.40%、2.50%、50.78%。

摘要：基于颗粒级配增强原理,设计了以漂珠、水泥颗粒、微硅颗粒和自制的颗粒级配增强外掺料为主构成的四元体级配体系,并研制了与之配套的早强增韧剂。试验结果表明,筛选确定的漂珠、微硅颗粒和自制的颗粒粒径分布合理,所设计的四元体级配体系确实可行,与早强增韧剂配合使用,可显著提高漂珠微硅类低密度水泥石的综合强度、水泥浆的稳定性和防窜能力,与其它常用外加剂也有良好的配伍性。研究结果对油井水泥体系的研制与应用具有普遍的指导意义。