[发明专利]松散堆积体内摩擦角的确定方法

说明书

本发明提供了一种松散堆积体内摩擦角的确定方法，包括：通过现场取样获取松散堆积体的堆积密度；获取所述堆积体的每隔一定堆积高度处的对应的侧向静压力；计算松散堆积体内摩擦角。本发明通过应用压力传感器测得松散堆积体不同堆积高度的侧压力值，通过正比例拟合，得到侧向静压力除以松散堆积体重度与堆积高度的直线斜率，应用朗肯土压力计算公式反算即可得到松散堆积体的内摩擦角。为此本专利提供了一种松散堆积体内摩擦角的确定方法，填补了松散堆积体的内摩擦角确定方法的空缺，进而为松散堆积体的稳定性判断及工程防护设计提供了理论指导。

技术领域

本发明属于山地灾害防治领域，特别涉及一种松散堆积体的内摩擦角的确定方法。

背景技术

松散堆积体是一种因地质或人为作用行成的非连续性的岩土介质。通常具有空间力学性能差异明显的特征。近年来，随着城镇化建设等国家战略的推进，越来越多的铁路、桥梁、隧道等基础设施的建设逐步推进，工程建设中产生了的大量的松散堆积体，行成几十上百米高的松散堆积体，一旦失稳，将行成大规模的崩塌、滑坡等地质灾害，对下游的基础设施及居民造成毁灭性打击。

根据朗肯土压力计算公式，土体的内摩擦角的选取直接影响土体土压力的计算，从而对工程结构的强度、稳定性及抗倾覆性等产生巨大影响。现有的土体内摩擦角可以通过三轴压缩实验或直剪实验测得，然而对于松散堆积体而言，由于松散堆积体的颗粒组成中存在较大颗粒，使得松散堆积体整体松散，野外取样及室内实验制样均存在较大困难，因此，三轴压缩实验及直剪实验均无法实用，而采用大型的现场剪切实验，同样存在因为土体松散，造成内摩擦角测不准确，以及实验点无法准确确定等困难。

上述诸多原因均造成了松散堆积体内摩擦角选择的研究工作进展缓慢，至今国内外对松散堆积体的内摩擦角选取仍然没有较好的方法。国内现行规范也尚未对松散堆积体的内摩擦角的选取做出明确性指导，只给出了某种土的内摩擦角的变化范围，这对松散堆积体的内摩擦角的选取造成了极大困难，内摩擦角相差不大，但对于土压力的计算结果造成较大的偏差，因此内摩擦角的选取直接影响了松散堆积体的稳定性判断，及松散堆积体的工程防护设计的可靠性。为此，松散堆积体的内摩擦角的研究工作具有十分重要的现实意义。

发明内容

本发明提供了一种松散堆积体内摩擦角的确定方法，以解决至少一个上述技术问题。

为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种松散堆积体内摩擦角的确定方法，包括：

通过现场取样获取松散堆积体的堆积密度ρ；

获取所述堆积体的每隔预定高度的不同高度h_i处的侧向静压力P_i；

根据下述公式计算松散堆积体内摩擦角：

其中，φ为内摩擦角，K为h_i与P_i/(ρg)的散点图采用正比例拟合得到的拟合直线斜率，g为重力加速度。

优选地，所述侧向静压力通过预先设于所述预定高度处的压力传感器测得。

优选地，所述堆积密度按照《土工试验规范》的要求测得。

在松散堆积体的土压力确定过程中，松散堆积体的准确获取至关重要，而现有的规范、研究尚未给出松散堆积体的内摩擦角的确定方法。本发明通过应用压力传感器测得松散堆积体不同堆积高度的侧压力值，通过正比例拟合，得到侧向静压力除以松散堆积体重度与堆积高度的直线斜率，应用朗肯土压力计算公式反算，即可得到松散堆积体的内摩擦角。为此本专利提供了一种松散堆积体内摩擦角的确定方法，填补了松散堆积体的内摩擦角确定方法的空缺，进而为松散堆积体的稳定性判断及工程防护设计提供了指导。

附图说明

图1示意性地示出了样品1侧向静压力P与堆积高度h关系图；