[科普中國(guó)]-干重度

簡(jiǎn)介

泥沙物理模型試驗(yàn)是解決工程泥沙問(wèn)題的一種比較有效和可靠的手段國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)模型沙的基本特性問(wèn)題進(jìn)行了大量的研究，獲得了豐富的試驗(yàn)資料其中，對(duì)模型沙干重度這個(gè)基本參數(shù)的研究有著不同的試驗(yàn)結(jié)果，原因是多種多樣的，既有模型沙本身性質(zhì)方面的影響，也有因試驗(yàn)方法和試驗(yàn)手段不同而造成的偏惹在泥沙模型試驗(yàn)中，模型沙的干重度是影響起動(dòng)流速和沖淤時(shí)間比尺等的重要參數(shù)，電木粉、塑料沙、煤粉的密實(shí)過(guò)程對(duì)起動(dòng)流速的影響已有一些研究成果在總結(jié)這方面研究成果的基礎(chǔ)上進(jìn)一步通過(guò)試驗(yàn)和理論分析研究了模型沙干重度的變化規(guī)律，探討了這種變化在動(dòng)床模型試驗(yàn)中對(duì)泥沙運(yùn)動(dòng)相似性的影響，使模型試驗(yàn)的結(jié)果在解決工程泥沙問(wèn)題方面更加科學(xué)、可靠1。

幾種模型沙干重度的變化規(guī)律模型沙性質(zhì)的研究，是伴隨著泥沙模型試驗(yàn)理論和實(shí)踐的發(fā)展而產(chǎn)生的。在大量的泥沙模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了十幾種材料的模型沙，由此開(kāi)展了大量的模型沙特性試驗(yàn)研究這些研究成果及各類泥沙模型的應(yīng)用實(shí)例，為認(rèn)識(shí)模型沙特性提供了可靠的依據(jù)和寶貴的經(jīng)驗(yàn)。模型沙的重度和干重度是一個(gè)變化比較大的參數(shù)，對(duì)于不同材料的模型沙差別是顯而易見(jiàn)的。對(duì)于木粉模型沙，由于材質(zhì)、加工和防腐處理的方法不同，這一參數(shù)也有較大的變化針對(duì)這一情況，在已有的試驗(yàn)成果的基礎(chǔ)上又對(duì)木粉模型沙進(jìn)行了一些試驗(yàn)研究，從淤積歷時(shí)、粒徑、埋置深度和加工方法幾個(gè)方面深入探討了干重度的變化規(guī)律。

干重度與淤積歷時(shí)的關(guān)系一般來(lái)講，干重度隨淤積歷時(shí)的延長(zhǎng)而增加并逐漸趨向一個(gè)穩(wěn)定的值，但是趨向穩(wěn)定的時(shí)間有很大區(qū)別。不同粒徑的模型沙在趨向穩(wěn)定的時(shí)間段內(nèi)的變化范圍差異也是很大的，較粗顆粒的模型沙其干重度易于趨向穩(wěn)定，初始干重度與穩(wěn)定干重度比較接近;而細(xì)顆粒模型沙的干重度達(dá)到穩(wěn)定所需時(shí)間要長(zhǎng)的多。

干重度隨粒徑的變化模型沙的粒徑愈細(xì)，干重度愈小，變化幅度則愈大;反之，粒徑較大的泥沙，其干重度大一些，變化幅度則小一些。電木粉和煤粉都是隨著粒徑的增大，干重度明顯增大出現(xiàn)上述規(guī)律性變化的原因是較細(xì)粒徑的模型沙，在沉積過(guò)程中，顆粒間具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)，空隙率較大，因而干重度較小，有較大的壓縮性隨著上層壓力的增加和淤積歷時(shí)的延長(zhǎng)，孔隙水逐漸排出，所以干重度的變化幅度較大對(duì)于較粗模型沙來(lái)說(shuō)，基本沒(méi)有蜂窩狀結(jié)構(gòu)，或?yàn)榱可跷ⅲ势涓芍囟容^大，淤積后的壓縮性較小，比較容易趨向穩(wěn)定，所以干重度的變化范圍較小。就木粉模型沙而言，這種變化規(guī)律又有其特殊性不同材質(zhì)和加工方法直接影響木粉模型沙的顆粒形狀及其孔隙率如用針葉林木材加工的木粉中針狀顆粒較多，這種模型沙容易搭接產(chǎn)生蜂窩狀結(jié)梅不同的防腐方法也會(huì)影響模型沙的結(jié)構(gòu)和比重，對(duì)淤積干重度的變化規(guī)律產(chǎn)生影響。

不同加工方法對(duì)干重度的影響木粉模型沙是在動(dòng)床模型試驗(yàn)中應(yīng)用最為廣泛的一種模型沙，主要應(yīng)用于底沙沖刷試驗(yàn)，也應(yīng)用于懸沙試驗(yàn)?zāi)痉勰Ｐ蜕车膬?yōu)點(diǎn)是重度小、無(wú)粘性、水下休止角大，可大量制備;缺點(diǎn)是易腐爛變質(zhì)，防腐處理工作量大，大顆粒呈針條狀所以為了解決這兩個(gè)問(wèn)題，就產(chǎn)生了不同的粉碎方法和防腐處理的方法而且木粉結(jié)構(gòu)呈纖維狀、孔隙率較大，孔隙飽水狀態(tài)的重度才是反映模型沙在水下的真實(shí)重度，由于這一特殊性質(zhì)，在測(cè)量重度的時(shí)候不能采用常規(guī)的烘干的方法得到其重度和干重度，而只能采用量筒法得到這兩個(gè)指標(biāo)由于加工方法的不同，其干重度的變化非常大。不同的加工方法其干重度的變化范圍非常大但是這也只反映了問(wèn)題的一個(gè)方面，對(duì)于采用同一種加工方法和防腐處理方法得到的模型沙，其重度隨著粒徑、埋置深淺和沉積歷時(shí)也有著很大的變化。

干重度隨埋藏深淺的變化由于上層淤積物所受壓力較小，下層淤積物所受壓力較大，所以泥沙的埋藏深度愈深，其干重度愈大，變化幅度則愈小;反之，埋藏深度愈淺，其干重度愈小，其變化幅度也愈大。

在底沙沖刷模型中，干重度隨埋置深淺的變化尤其應(yīng)該引起重視，因?yàn)樵谠囼?yàn)過(guò)程中隨著沖刷深度的加大，干重度越來(lái)越大，與此密切相關(guān)的起動(dòng)流速就會(huì)發(fā)生變化，對(duì)沖淤時(shí)間比尺也有一定的影響。

總結(jié)1模型沙干重度隨淤積歷時(shí)、粒徑、埋置深淺而變化，原料及加工方法對(duì)其也有一定的影響。

2在泥沙模型試驗(yàn)中，應(yīng)該充分考慮干重度的變化對(duì)起動(dòng)流速和沖淤時(shí)間比尺的影響，以便合理地確定有關(guān)參數(shù)，使試驗(yàn)成果更趨完善2。