泥沙特征详解-桥涵水文学

2023-11-20 理论教育版权反馈

【摘要】：沙样的代表粒径，常以粒径曲线上查到的百分数，作为粒径d的脚标，来表示粒径的特征。例如d95、d65、d50等，表示小于该粒径的泥沙在沙样中总重量各占95%、65%、50%。沉速是反映泥沙运动和河床冲淤可能性的重要参数。

1.几何特征

（1）粒径（d）。泥沙颗粒的形状极不规则，通常采用与泥沙颗粒同体积的球体直径来表示泥沙颗粒的大小，称为等容粒径，简称为粒径，一般用d表示，以mm计。

实际上，粒径的数值常和量测方法有关。粒径大于0.05mm的泥沙，一般采用筛析法量测，以标准筛的孔径来确定粒径的大小；粒径小于0.05mm左右的泥沙，则采用水析法，根据泥沙在静水中的沉降速度与粒径的关系来确定粒径的大小。对于大颗粒的卵（砾）石，可以直接量测。

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图6-1　粒径级配曲线

（2）粒径级配曲线（粒配曲线）。河流泥沙是由大小不同的颗粒组成的群体，各种颗粒的粒径在群体中所占的比例，用级配曲线来表示，如图6-1所示。粒径级配曲线通常画在半对数坐标纸上，横坐标表示粒径大小，纵坐标表示小于某粒径的泥沙在整个沙样中所占的重量百分比。

粒径级配曲线能清楚地表明沙样粒径的大小和均匀程度，例如图6-1中，沙样a的粒径较粗而大小级配均匀，沙样b的粒径较细而且大小级配不均匀。

（3）平均粒径和中值粒径d50。沙样的代表粒径常用平均粒径和中值粒径来表示（图6-1），其符号一般用和d50，均以mm计，桥梁冲刷中多采用平均粒径。

平均粒径是沙样中各粒径（按重量）的加权平均值，可按式（6-1）计算：

或(www.chuimin.cn)

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式中　di——各级粒径，mm；

pi——各级粒径泥沙的重量占沙样总重量的百分数；

Δpi——各级粒径泥沙的重量。

沙样的代表粒径，常以粒径曲线上查到的百分数，作为粒径d的脚标，来表示粒径的特征。例如d95、d65、d50等，表示小于该粒径的泥沙在沙样中总重量各占95%、65%、50%。其中d50称为中值粒径，是一个十分重要的特征粒径，它表示大于和小于这种粒径的泥沙各占沙样总重量的1/2；粒径曲线纵坐标50%所对应的横坐标，就是中值粒径d50的数值。

2.重力特征

泥沙的重力特征用单位体积内的泥沙重量来表示，称为容重（或重度），符号一般用γs表示，单位为N/m3。泥沙的容重随岩石的成分而不同，但实测资料表明其变化不大，一般可采用26kN/m3。

3.水力特征

泥沙的水力特征，由泥沙颗粒在静止的清水中均匀下沉的速度来表示，称为沉速（或水力粗度），符号用ω表示，单位为cm/s。沉速是反映泥沙运动和河床冲淤可能性的重要参数。

静水中的泥沙颗粒，在重力作用下开始以加速度下沉，下沉过程中颗粒受到水流的阻力，阻力随沉速的加快而增大；当水流阻力增大到与颗粒所受重力相等时，颗粒将以等速下沉，此时的下沉速度即为泥沙的沉速。不同的研究者，根据上述条件和实验资料，导出了一些沉速计算公式，并给出了ω值表。

泥沙特征详解-桥涵水文学

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