[发明专利]一种散体材料渗透系数确定方法

说明书

本发明公开了一种散体材料渗透系数确定方法，包括步骤一、散体材料的渗透系数模型；步骤二、试验确定某类散体材料6种以上试样的级配和渗透系数；计算得到每个散体材料试样的颗粒级配参数；步骤三、利用将颗粒级配参数和对应的渗透试验渗透系数，得到根据级配参数确定散体材料渗透系数的模型；步骤四、得到待测量渗透系数的散体材料的孔隙率n和待测量渗透系数k的散体材料颗粒级配参数；步骤五得到待测量渗透系数的散体材料的渗透系数k。本发明对于不同孔隙率以及颗粒级配参数的散体材料得到的渗透率不同，散体材料的渗透系数确定准确，具有较高的应用价值。

技术领域

本发明属于市政工程领域，具体涉及一种关于拆建固废散体材料渗透系数的确定方法。可用于基于砖渣、混凝土渣为主要成分的拆建固废的颗粒级配数据确定拆建固废散体材料的渗透系数。

背景技术

海绵城市建设需要大量砂石材料，但是近年来，砂石资源枯竭，需考虑利用固废作为海绵城市设施建设的材料。其中，城市的拆建固废，因急需处理、材料廉价、无毒无害、就地利用，将被大量用于海绵城市建设。但是拆建固废散体材料是用各拆除工地的砖混废弃物经破碎得到，因原料来源于不同工地，生产出的再生骨料颗粒级配差异很大。

渗透系数是各种海绵设施的重要设计指标，散体材料是否能用于海绵设施建设，不仅要看材料的强度是否满足要求，还要看材料的渗透系数是否能达到海绵设施的要求。拆建固废再生骨料颗粒级配差异很大，导致其渗透系数变化也很大，某厂家生产的固废再生骨料(固废散体材料)能否用于海绵设施建设，需要了解其渗透系数分布区间。

散体材料的渗透系数一般通过渗透试验确定，级配稳定的天然砂石材料只需要做少量渗透试验即可掌握材料的渗透特性。颗粒级配变化大的拆建固废散体材料，则需进行大量试验才可以确定渗透系数范围，判别是否可用。

相比之下，拆建固废的颗粒级配数据更容易获得，因为：一来，固废再生骨料生产厂家为了把握材料质量，必须定期对其产品进行颗粒级配测试；二来，颗粒级配测试的方法(如筛分法)操作简单、速度快。因此基于颗粒级配数据确定拆建固废散体材料渗透系数的方法具有较高的应用价值。

现有技术尚未研究过如何通过颗粒级配数据确定城市拆建固废散体材料的渗透系数。类比的，在土木水利工程领域，已经做了很多这样的工作似乎可供参考，如：苏立君(苏立君，张宜健，王铁行.不同粒径级砂土渗透特性试验研究[J].岩土力学,2014,35(5):1289-1294.)提出的：

其中：k为散体材料的渗透系数；n为散体材料孔隙率；d₁₀、C_u、C_c为级配参数，d₁₀为小于某粒径的颗粒质量占土总质量10％的粒径；或C_u为不均匀系数)、Cc为曲率系数；

再如杨志浩(杨志浩,岳祖润,冯怀平,等.重载铁路基床表层级配碎石渗透特性试验研究[J].岩土力学,2021,42(1):1–10.)提出的：

其中：e为散体材料孔隙比；d₅₀为级配参数，为小于某粒径的颗粒质量占土总质量50％的粒径；e为自然对数。

类似的公式还有很多，但是这些计算公式都存在理论缺陷，因此适用性很差。其理论缺陷在于：同一孔隙率时，不同颗粒级配散体材料渗透系数一般是不同的，但是用这类公式的计算结果相同的可能性却很大，因为这些公式的级配参数代表性不够，同一(组)参数值不能唯一对应一个颗粒级配。这就意味着，基于这类公式，代入一个级配参数，如公式(2)的d₅₀，算出的渗透系数会对应多个颗粒级配曲线。因此，要对散体材料的渗透系数进行准确计算，首先要基于科学合理的颗粒级配模型，该模型的级配参数需能对级配数据进行准确唯一表达。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种散体材料渗透系数确定方法。