文档名：考虑级配影响的透水性基床填料细观空隙特征研究
摘要：大空隙级配碎石填料因其较好的渗透性能广泛应用于透(排)水性基床,然而级配对细观三维空隙特征的影响尚不明确.针对此不足,对3种代表性级配的透水性基床填料试样开展室内新型平板振动压实试验,并对压实后的试样进行高精度工业XCT扫描,重构其三维模型并获取其内部空隙,计算面空隙率、等效体积和三维形态等空隙结构特征指标,分析不同级配(颗粒堆积结构)对其三维形态及分布规律的影响.研究结果表明,不同级配的试样其内部面空隙率沿高度方向总体呈对称分布,即两端大中部小,骨架密实型颗粒堆积结构试样其面空隙率处于最低水平且沿高度方向的差异性最小,骨架空隙型颗粒堆积结构试样其面空隙率最大且不均匀性也最大;随着颗粒堆积结构从悬浮密实型过渡至骨架密实型再至骨架空隙型,试样内部空隙总数量大幅减小,孤立微空隙和小空隙数量减小,连通性较好的中空隙与大空隙增多;空隙形态逐渐演化为不规则型和长条型,并从较为圆润丰满型过渡至边缘残缺型,具有更好的连通性,可提供水气运移的通道.优化颗粒堆积结构有利于形成连通空隙并提供渗流通道,进而提升基床填料的水-力特性.研究结果可为透水性级配碎石基床填料的优化设计提供理论依据和技术参考.
Abstract：Unboundaggregatematerialsfeaturinglargeporesareincreasinglyusedtoconstructpermeablebasesduetotheirdesireddrainageperformance.However,theinfluenceofparticlepackingstructureformeso-scalethree-dimentionalporecharacteristicsofsuchmaterialsremainunexplored.Toaddresssuchdeficiency,theoriginalvibratoryplatecompactiontestswereconductedonlaboratoryspecimensofunboundpermeableaggregatebase(UPAB)materialswiththreedifferentrepresentativegradations(orparticlepackingstructures).ThecompactedspecimensweresubjectedtoX-raycomputedtomography(XCT)scanningforreconstructingtheirthree-dimensional(3D)digitalmodelsandthenextractingtheirinternalpores.Theparametersquantifyinginternalporestructurecharacteristicswerecomputedaccordinglyincludingsurfaceporosity,equivalentporevolume,andporeshapeindices,whiletheirthree-dimentionalmorphologyanddistributionsamongdifferentgradationswerecomparativelyanalyzed.Theresultsaredrawn.Theinternalsurfaceporosityvaluesofdifferentspecimensaregenerallysymmetricallydistributedalongtheheightdirectionwiththoseatthetwoendsbeinglargeandthoseinthemiddlebeingrelativelysmall.Thesurfaceporosityvaluesofskeletondensespecimensareatthelowestlevelandhavetheleastdistributeddifference,butthatofskeletongapspecimensisatthelargestlevelandhasthegreaterdistributeddifferencealongtheheightdirection.AstheparticlepackingstructureofUPABspecimensgraduallytransitionedfromfloatingdensetypetoskeletondensetypeandfurthertoskeletongaptype,thetotalnumberofporesinsidethespecimensgreatlyreduced.Thenumberofisolatedmicrov-andsmall-sizedporesdecreased,butthenumberofmedium-andlarge-sizedporeswithbetterconnectivityincreased.Theporesgraduallyevolvedintoirregularandelongatedonesandtransitionedfromroundedandplumponestothosewithbrokenboundaries.Theyhavebetterconnectivityandcanprovidechannelsforwaterandgastransport.Optimizingparticlepackingstructureisbeneficialforforminginter-connectedinternalporesandseepagechannels,thusimprovingthehydromechanicalbehaviorofUPABmaterials.ThefindingscouldpotentiallyprovidetheoreticalbasisandtechnicalguidanceforoptimizeddesignofUPABmaterials.
作者：于群丁 王萌 肖源杰 华文俊 李文奇 王小明 Author：YUQunding WANGMeng XIAOYuanjie HUAWenjun LIWenqi WANGXiaoming
作者单位：中铁第四勘察设计院集团有限公司城市轨道与地下工程设计研究院,湖北武汉430063中南大学土木工程学院,湖南长沙410075中南大学土木工程学院,湖南长沙410075;重载铁路工程结构教育部重点实验室(中南大学),湖南长沙410075
刊名：铁道科学与工程学报
Journal：JournalofRailwayScienceandEngineering
年，卷(期)：2024, 21(1)
分类号：U213.72
关键词：透水性基床 级配 振动压实 XCT扫描 三维重构 细观空隙
Keywords：permeablebase gradation vibratorycompaction X-rayCTscanning 3Dreconstruction meso-scalepores
机标分类号：U416.217TU528.04U213.1
在线出版日期：2024年2月26日
基金项目：国家自然科学基金，国家自然科学基金，国家自然科学基金，国家重点研发计划，中国铁道科学研究院科技研究开发计划重大课题，中国铁道科学研究院科技研究开发计划重大课题，重载铁路工程结构教育部重点实验室(中南大学)开放课题，中南大学研究生自主探索创新项目，中南大学研究生自主探索创新项目，中南大学研究生自主探索创新项目考虑级配影响的透水性基床填料细观空隙特征研究[
期刊论文] 铁道科学与工程学报--2024, 21(1)于群丁 王萌 肖源杰 华文俊 李文奇 王小明大空隙级配碎石填料因其较好的渗透性能广泛应用于透(排)水性基床,然而级配对细观三维空隙特征的影响尚不明确.针对此不足,对3种代表性级配的透水性基床填料试样开展室内新型平板振动压实试验,并对压实后的试样进行高精...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
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