一种定量检测冻融循环对床面泥沙暴露度影响的方法与流程

技术特征：
1.一种定量检测冻融循环对床面泥沙暴露度影响的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1：制作试样：取河床岸坡泥沙进行烘干过筛后，加水使其成样，分别放入两个套筒中做成两个土体样本；根据所述河床岸坡泥沙的干密度选取球体模型，所述球体模型的密度值与所述河床岸坡泥沙的干密度值的差值在预先设定的阈值范围内；将球体模型进行过筛，其过筛孔径与所述河床岸坡泥沙过筛孔径相同，在其中一个土体样本表面撒上过筛后的球体模型作为试样1，另外一个土体样本作为试样2；步骤2：对试样进行预处理：对试样1和试样2进行饱水处理后得到饱和试样，对两个所述饱和试样进行保温处理，并在试样2中插入温度传感器；步骤3：对预处理后的试样进行拍照记录：用显微镜观测试样1表层的球体模型，确定观测视野的方位和个数，定标并拍照记录，作为冻融循环前的原始数据；步骤4：对试样进行冻融循环处理：对试样1和试样2进行冻融循环处理，冻融循环过程结束后用显微镜对步骤3中所述的各观测视野进行拍照记录；步骤5：根据观测到的数据分析泥沙暴露度情况：第一种情况：球体模型冻融循环前埋藏于土体样本内，冻融循环后，从土体样本内顶出，从各观测视野内找出符合要求的球体模型并标号，用显微镜分别测出标号球体模型在冻融循环前后暴露在空气中的圆的半径r，根据下列公式计算出球体模型的暴露百分比ω为：其中，r为球体模型的半径；第二种情况：冻融循环前埋藏于土体样本内的球体模型，冻融循环后顶出，对上层球体模型暴露度产生影响，从各观测视野内找出符合要求的球体模型组并标号，分别测出每组标号球体模型在冻融循环前后上层球体模型和下层球体模型的俯视图圆心距h，根据下列公式计算出暴露角θ的正弦值：其中，r1为上层球体模型半径，r2为下层球体模型的半径；进而可以计算出上层球体模型的绝对暴露度δ为：δ＝r1-r1
·
cosθ＝r1(1-cosθ)
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(3)上层球体模型的相对暴露度δ
′
为：从而得到在冻融循环前后泥沙暴露度情况。2.根据权利要求1所述的一种定量检测冻融循环对床面泥沙暴露度影响的方法，其特征在于，所述步骤1中向烘干过筛后的河床岸坡泥沙加水使其成样，加水量为所述河床岸坡泥沙重量的10％。3.根据权利要求1所述的一种定量检测冻融循环对床面泥沙暴露度影响的方法，其特征在于，所述步骤1中预先设定的所述球体模型的密度值与所述河床岸坡泥沙的干密度值的差值的阈值范围为-0.3～0.3g/cm3。
4.根据权利要求3所述的一种定量检测冻融循环对床面泥沙暴露度影响的方法，其特征在于，所述球体模型为塑料小球或纳米氧化锆微珠。5.根据权利要求1所述的一种定量检测冻融循环对床面泥沙暴露度影响的方法，其特征在于，所述步骤1中河床岸坡泥沙过筛孔径与球体模型过筛孔径为2mm、1mm、0.5mm、0.25mm、0.1mm或0.075mm中任一种。6.根据权利要求1所述的一种定量检测冻融循环对床面泥沙暴露度影响的方法，其特征在于，所述步骤2中对试样1和试样2进行饱水处理的具体过程为：在试样1和试样2的上下表面各覆盖一层滤纸后再各盖一块透水石，放入饱和器进行固定，然后放入真空加压饱和装置，抽真空1小时后饱水8小时，然后取下透水石和滤纸，用保鲜膜包裹住试样，得到饱和试样。7.根据权利要求1所述的一种定量检测冻融循环对床面泥沙暴露度影响的方法，其特征在于，所述步骤2中对所述两个饱和试样进行保温处理的具体过程为：对所述饱和试样的侧面和底面包裹保温棉进行保温。8.根据权利要求1所述的一种定量检测冻融循环对床面泥沙暴露度影响的方法，其特征在于，所述步骤2中在试样2中间插入温度传感器的深度为所述球体模型过筛孔径的10倍。9.根据权利要求1所述的一种定量检测冻融循环对床面泥沙暴露度影响的方法，其特征在于，所述步骤3中观测视野的个数为不少于5个。10.根据权利要求1所述的一种定量检测冻融循环对床面泥沙暴露度影响的方法，其特征在于，所述步骤4中对试样1和试样2进行冻融循环处理的具体过程为：将两个试样放入冻融循环设备，设置冻融循环温度,然后进行第一次降温，当试样2内传感器读数为0时，记录所用的时间为t，从而确定本次试验过程中冻和融的时间均为t，然后对两个试样进行先冻后融的冻融循环过程。

技术总结
本发明公开了一种定量检测冻融循环对床面泥沙暴露度影响的方法，所述方法包括：制作试样；对试样进行预处理；对预处理后的试样进行拍照记录；对试样进行冻融循环处理以及根据观测到的数据分析泥沙暴露度情况。本发明通过上述检测方法实现了关于冻融循环对床面泥沙暴露度影响的定量检测，可以直接定量给出冻融循环前后床面泥沙相对暴露度的变化幅度，从而定量反映冻融循环的影响。本发明公开的定量检测方法更简便，更直观地从微观角度测量表层泥沙颗粒的相对暴露度，表征了冻融循环对表层泥沙颗粒相对暴露度的定量影响，进而能够在寒区河道开展泥沙输移计算时实现合理的参数取值。河道开展泥沙输移计算时实现合理的参数取值。河道开展泥沙输移计算时实现合理的参数取值。


技术研发人员：张磊 黄海 王大宇 汪恩良 王友胜 刘承前 陈娟 李军 丁昌春 胡智丹 李宇昂
受保护的技术使用者：中国水利水电科学研究院
技术研发日：2021.12.29
技术公布日：2022/4/5