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1、水下休止角的论述第1页,本讲稿共10页第2页,本讲稿共10页第3页,本讲稿共10页水下休止角n何为水下休止角呢?n泥和沙在静止状态下,堆积成沙丘时,其斜坡能维持稳定而达到的最大倾角,就是水下休止角。n如图所示:第4页,本讲稿共10页影响水下休止角的主要因素n一、颗粒粒经的分布n颗粒粒径分布越是均匀,其坡面稳定性就越差,往往所形成的休止角就越小,若是颗粒的不均匀程度非常大,则粗沙形成的空隙不能足以被细沙填满,在水流动时,会发生渗流,坡面稳定性下降,其所能形成休止角也偏小,只有不均匀程度适中,级配良好的沙,形成的沙体的休止角就较大。n二、颗粒表面的粗糙度n对含矿物的沙而言,其表面较光滑,颗粒间的摩
2、擦力和咬合力较小,在沙体稳定时形成的休止角也较小。第5页,本讲稿共10页n 三、固结程度(OCR)对于超固结沙土(OCR1),由于空隙比(e)和空隙(n)度较小,颗粒与颗粒间的作用力较强,形成稳定的土体,所能达到的休止角也是较大的,对于正常固结的和欠固结土(OCR=1),其土体本身就处于松散状态,土中的固结力还较小,若形成坡面,一般不稳定,所以,所形成的休止角也会偏于下限(小于静水时的水下休止角)第6页,本讲稿共10页n四、沙或土体的本身的性质n对纯(素)沙而言,一般都是无粘性的,对所形成的沙丘或沙坡而言,分散性较强,颗粒间单独作用,而对于粘性的泥沙,颗粒间有较强的内聚力,团结性强,往往也易形
3、成较大的休止角。第7页,本讲稿共10页n静止水体中。休止角一般小于内摩擦角最起码能维持土体的稳定,如右图所示:以无粘性沙土为例第8页,本讲稿共10页水下休止角的应用n对分析水库泥沙淤积,坝前冲刷漏斗的角度问题,护岸工程中的边坡稳定问题,航道挖槽的优化问题以及研究沙波形态,河床冲刷,都有一定的工程指导性作用,更广泛讲,休止角在岩土工程中研究高边坡稳定,在高坝拱坝中的一些消能措施也有很大的用处。第9页,本讲稿共10页回首、展望n在1953年E.W.Lane定性的分析了泥沙的水下休止角与泥沙颗粒粒径成正比,随颗粒形状而变。n随后,C.Mingiot,通过观测实验,定性的研究了粘性沙土的固结程度对土体稳定所形成的倾角的影响。n在我国,八九十年代,也多学者通过河工模型,从普通物理学的角度,提出了多种模型沙的水下休止角的公式,具有代表性的有金蜡华,石秀清。n然后,詹义正,从散体泥沙堆积的实际物理过程出发,从理论和实践中,提出了散体泥沙的水下休止角公式。n现在,运用DEM,GIS等技术对河道断面的开挖和水库的泥沙的淤积进行优化。第10页,本讲稿共10页