沙石及模型沙水下休止角试验研究

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1、2014年第35卷S2础造价，在同样地基上增加建筑的高度，能给软弱土层的高层建筑带来可观的经济效益，同时减轻自重还可以有效提高结构的抗震能力。4结语总之，高层建筑具有较高的结构要求，结构设计不当会对建筑造成多方面的不良影响，对城市居民的生活质量也会造成威胁。因此高层建筑的结构设计必须要科学合理，根据不同的建筑要求选用合适的结构体系，并合理分析实际情况，设计出科学合理、满足实际要求的结构方案，让我国高层建筑在未来得到更好的推广。参考文献[1]夏效伟.浅析城市建设的高层建筑设计要点[J].科技与企业,2012(06).[2]吴晓琳.浅析高层建筑结构设计与特点[J].中国高新技术企业,

2、2009(11).[3]何辉,吴祖跃.浅谈高层建筑结构的设计与分析[J].科技创新导报,2009(13).[4]陈礼超.浅谈高层建筑设计与城市空间形式[J].大众科技.2009(05).[5]谭文锐,李达能.高层建筑结构设计中问题之探究[J].广东科技,2007(6)沙石及模型沙水下休止角试验研究王津（河北省水利水电勘测设计研究院，河北050081）摘要：水下休止角主要是指泥沙颗粒物之间存在不同介质的情况下所产生的静态相互作用，在摩擦力的影响下，通常会发生一定角度的倾斜，但这种倾斜不会导致坍塌。该文主要在模拟黄河丁坝坝前冲坑形态及水下根石稳定坡度的情况下对天然沙、塑料沙水下休止角

3、的试验进行阐述，以期能够对河流力学等学科的研究具有促进意义。关键词：水下休止角；沙石；模型沙水下休止角是沙石最为重要的组合特征，由于泥沙在静水中经历长时间的摩擦作用会逐渐堆积成丘，进而会与水平面产生一定的夹角，这种夹角就被称之为水下休止角，也称水下摩擦角。而当前，国外很多学者对这方面的研究已经很成功了，也取得了较为丰硕的研究成果。因此，做好对沙石及模型沙水下休止角的试验研究不仅对推移质运动等理论课题的探讨具有重要意义，而且对水库淤积、根石防护及河道截流等课题也有着较为紧密的关联。1实验概况本试验是在黄委会水利科学研究所泥沙试验厅进行的，试验设备除利用长2.5m、宽2m、深1.5m

4、的试验水池外，细颗粒的试验主要是在直径为40cm的透明玻璃容器里进行的。测试时借助于试验池绘制的座标，并利用我们自制的坡角量测仪校核。对于大颗粒，主要采用自然堆积法进行试验，而对于细颗粒，则采用自然落淤法和园盘法，测试内容主要是丘体坡度，当沙样堆积未能成丘或丘体斜坡未呈一直线时，则该组试验作废重做，粗颗粒松散，试验易做，而较细颗粒，试验时聚凝现象显著，试验进程缓慢，且难度较大。此外，试验时力求注重寻求临界状况。试验材料有天然沙(包括角砾)、块石、卵石(包括园砾)及常用的模型沙，如电厂煤灰、无烟煤(包括煤块)及塑料沙。在试验材料分类时，考虑到颗粒表面形状影响的重要性，对于砾石，我们

5、将角砾与天然沙归为一组，将园砾与卵石归为一组。此外，我们还进行了几组有关级配和介质对泥沙休止角影响的试验。试验材料分类、粒径范围、容重及主要试验组次见图1。图1试验材料分类、粒径范围、主要试验组次2实验结果分析通过多次的试验之后得到了大量的资料，兹分述如下。2.1天然沙将包括角砾在内的天然沙筛分成12组均匀沙样，试验得到了水下休止角关系曲线如图2所示。图2水下休止角关系曲线2622014年第35卷S2此外，还利用上述沙样及一些颗粒更大些的砾石在空气中进行了堆积休止角试验。试验表明，空气中休止角一般大于水中的0.5～2°，且随着粒径的增大两者间的差异渐趋消失。确切地讲，粒径大于20

6、mm后，两者差异已为目前的试验精度所掩盖。2.2块石历经亿万年的风化作用，才使不少曾经完全为岩石覆盖的地球表面上出现了土壤和植物。这些储量丰富且开采和加工容易的块石，在水利工程上也得到了广泛的应用。例如防波堤护坡、江河护岸、丁坝和桥渡防冲以及截流进占等等。而了解堆石水下休止角，对上述工程实际都是很有意义的。试验所采用的块石也是经过人工破碎的，块度大小用筛孔逐步变小的圆孔筛子筛分，即石块通过上层大筛孔而留在下层较小的筛孔上，对于大尺寸的块石，限于条件，我们用游标卡尺直接测得块石之长、中、短三轴长度，进而求其几何平均值，即为所得粒径。一般讲，当块石粒径增大时，{试验所需空间也必须扩大

7、、因而对于颗粒粒径大于150mm的块石，所备水池已显得较小，故大于此粒径范围的块石，不得不到野外试验。不过，由前述试验成果得知，介质对大颗粒的堆积休止角影响甚微，故上述做法不致影响最终成果的精度。试验结果点绘于半对数纸上，得到了较好的点群关系曲线(见图3)，可近似表示为：图3块石及卵石水下休止角试验成果由图2可看出，随着粒径的增大，块石的水下休止角趋于一个稳定值42.5°，因此黄河丁坝根石在静水条件下的临界稳定坡度为1：1.1。2.3塑料沙将模型试验所购置的塑料沙筛分为9组均匀沙