等容粒径

1等容粒径、筛分粒径、沉降粒径的定义各是什么?为什么筛析法得到的泥沙颗粒粒径接近于它的等容粒径?答：等容粒径是与泥沙颗粒体积相同的球体直径。筛分粒径是颗粒最后停留在孔径为D1筛网上，此前通过了粒径为D2的筛网，则可以确定颗粒的粒径范围为D1DD2。对于粒径小于0.1毫米的细沙，必须用水析法测量粒径在净水中的沉速，然后按照球体粒径与沉速的关系式，求出与泥沙颗粒密度相同、沉速相等的球体直径，即为沉降粒径。对形状不规则的泥沙颗粒，可以测量出其相互垂直的长中短三轴，以abc表示。筛析法所得的是颗粒的中轴长度b=如果把可以视为椭球形，其体积为,等容粒径为因此，筛析法所得到的泥沙颗粒粒径接近于它的等容粒径。13()abc6Vabc11336()()nVDabc2100号筛的孔径是多少毫米?当泥沙粒径小于多少毫米时就必须用水析法做粒径分析?答：0.149毫米。小于0.1毫米。3什么是颗粒的形状系数?答：圆度、球度、整体形状、表面结构等。4密度、容重、干容重在概念上有什么区别?答：颗粒密度及颗粒单位体积内所含的质量，容重是泥沙颗粒的实有重量与实有体积的比值（排除空隙率在外），干容重是单位体积内颗粒的重量。5什么是级配曲线?给出中值粒径、算术平均粒径、几何平均粒径的定义或定义式。答：以粒径为横坐标，以小于粒径D的百分比为纵坐标分析数据所得的曲线成为级配曲线。中值粒径即累计频率曲线上纵坐标取值为50%时所对应的粒径值。算术平均粒径是各粒径组平均粒径的重量百分比的加权平均值。几何平均粒径的定义式为：11lnln100nmgiiiDDp6某海滩的沙粒粒度范围是＝1.4～3.6，试给出以毫米为单位的颗粒粒径范围。答：-1.4=log2x1;-3.6=log2x2x1=0.379;x2=0.082粒径范围是：(0.082~0.379)7细颗粒泥沙有什么特殊性质?试说明该种性质在实际工程中的重要意义。答：颗粒泥沙又称为粘性泥沙。细颗粒泥沙的粒径多属于粘土（2微米=0.002毫米）和胶粒范畴，由于比表面积很大，其界面化学效应极为突出。水体化学条件的变化可导致细颗粒泥沙的絮凝或分散。细泥沙在运输、沉降和再悬浮过程中都会发生电化学变化，其起因主要是组成细颗粒泥沙的粘土矿物表面带有电荷。8从流体力学的观点来看，粗颗粒与细颗粒在沉降时有什么不同?答：泥沙沉降规律与流体的流变特性有密切关系，粗颗粒在浆体中的沉降过程，主要是由于浆体的流变性质所决定的。在体积含沙量不变的情况下，颗粒粒径越大，颗粒个数就越少，距离就越大，互相的影响也越小。细颗粒引起流体粘性的增大，可能是得到较大的经验指数值的原因之一。9试分别给出：圆球的重力与阻力的平衡表达式(极限沉速状态下)；层流绕流和紊流绕流两种状态下的圆球沉速表达式；绕流流态从层流向紊流过渡状态下约圆球沉速表达式。答：322()642sDDDC22342DDDC243(1Re)Re16DC32212()642sDDkkD10由关于泥沙沉速的一元二次方程式(2—25)，推求沉速的表达式。答：11形状和温度对沉速各有什么影响?含沙浓度对沉速有什么影响?答：形状规则的泥沙颗粒沉速较快，温度对沉速的影响却十分复杂。含沙浓度越高沉速越慢。22211144(4)3skkgDkDkDk12定性分析粘性颗粒泥沙的沉速。答：粘性颗粒泥沙的沉速与水流流动有关，一般来说，从层流到稳流，颗粒绕流的阻力系数逐渐增大，因此细泥沙颗粒沉速随着减小。13泥沙颗粒的存在为什么能影响浑水的粘性系数和流变特性?答：由于泥沙颗粒表面是带有电荷的，它的存在使浑水粘性系数增大，加之其运动时就可以影响不同流层间的剪切应力，其切变率与剪切应力都改变了，因此流变特性也就受到了影响。14什么是推移质?什么是悬移质?它们在物理本质上有什么不同?对实际的河床演变过程有什么不同的影响?答：泥沙以群体形式运动时，以滚动（包括层移）、跃移形式运动的颗粒统称为推移质，以悬浮形式运动的则统称为悬移质。区别：运动规律的不同；能量来源的不同；对河床作用的不同。弯道的泥沙运动与螺旋流密切相关。表层含沙量较少的水流流向凹岸，并冲刷河岸，然后携带泥沙潜入河底，而底部推移质泥沙则在螺旋流的作用下由凹岸运动到凸岸，并产生沉积。凸岸边滩的形成是推移质在环流推动下形成。悬移质则大部分下泄。对于典型的库尾三角洲淤积型号，可将其从上而下分为：尾水段、顶坡段、前坡段、坝前淤积段四个部分。尾水段以推移质的淤积为主，包括悬移质中的粗颗粒；顶坡段、前坡段以悬移质淤积为主；坝前淤积段以悬移质中的细颗粒和异重流淤积为主。15如何划分床沙质与冲泻质?它们在基本性质上有什么不同?答：某个特定河段内、特定的水流条件下，悬移质中粒径较粗的泥沙是在河床中大量存在的，而粒径较细的一部分泥沙是沙床中少有或没有的，前者称床沙质，后者称冲泻质。床沙质是不断与河床上的泥沙进行交换的泥沙群体，从单个颗粒的角度来看，床沙质也就是在静止、推移、悬浮三种运动状态中不断转移的泥沙颗粒。而冲泻质则在该河段特定的水流条件下，基本上保持悬疑状态不变，不与河床上的泥沙进行交换。16比重为2.65的石块质量为5kg，求其等容粒径。答：17一粒天然泥沙颗粒的主要成分为斜长石(比重为2.65)，恰好能通过10号筛，求此颗粒的大致重量。(提示：颗粒的形状可近似认为是椭球体。）答：能通过10号筛，则粒径为a=2mm；136()1.5333nsWD33392104.191066Va92.659.84.1910sWV66108.81011.11011.1Nkgmg18从表2—4的级配数据，求：(1)自选作图软件，点绘颗粒分布频率累积曲线图；(2)由图上量出D84.1、和D15.9的值，计算均方差和中值粒径；(3)由图上量出D50，与表2—4中计算得到的Dmg进行比较。19证明答：1001003100210011100iiiiipnpppnipimgDDDDDD11exp(ln)100nmgiiiDDp1exp(ln)100niiipD1001exp(ln)ipniiD1001ipniiD1001003100210011100iiiiipnpppnipiDDDDD20一次洪水后，在一段长20km、宽1000m的河道中产生的泥沙淤积以重量计共为3000万tf。试求：(1)设淤积物为粒径D50=0.2mm的沙粒，干密度为1.20t／m3，该河段的平均淤积厚度为多少?(2)若设淤积物为粒径D50＝0.03mm的粉沙，干密度为0.70t／m3，则该河段的平均淤积厚度又是多少?答：（1）（2）77'3102.5101.2sWV72.5101.25200001000VhA7'73104.29100.7V7'4.29102.14200001000h21动床模型试验中常采用量瓶法测量浑水浓度。量瓶的容积约为1000cm3每次使用前需在当时水温下精确测量其容积。已知某次测量数据为：水温200C，空瓶的质量为113.0g，空瓶加清水的质量为1146.14g，空瓶加浑水的质量1149.42g，滤出瓶中浑水中的沙样烘干后得沙的质量为52.99g。已知模型沙颗粒容重为1.065gf／cm3，200C时清水容重为0.9982gf／cm3，试求：量瓶体积、沙样固体的体积、浑水的体积比和重量比浓度。答：体积比浓度=49.75/1035=0.048；重量比弄苏=52.99/（1149.42-113.0）=0.0511146.14113.01035cm30.9982LV52.9949.75cm31.065sV22推导例2—6中给出的重量ppm值S与重量比含沙量Sw的关系。答：swsWSVV610sssWSVV610ssWSVV610swsSVVSVV23将含沙水体的容重分别表达为重量比含沙量Sw的和体积比含沙量Sv的函数。答：msVS1wmswssSS24动床河工模型设计中的一个重要参数是沉速比尺，其中下标p表示原型沙的沉速，下标表示模型沙的沉速。为了达到原型、模型淤积部位相似，常令，其中是模型的垂向长度比尺。已知原型沙的容重是，原型沙的中值粒径是D50＝0.03mm，原型中水温为200C。模型的垂向长度比尺，模型中用容重为的电木粉末作为模型沙。试求：(1)试验时水温控制在200C，则模型沙的中值粒径D50应是多少?(2)试验中的实际水温是50C，此时仍按(1)算出的模型沙中值粒径D50进行试验，则试验中实际的沉速比尺是多少?(3)试验时水温控制在200C，但模型中悬沙浓度为100kg／m3，此时试验中实际的沉速比尺是多少?提示：沉速用层流区公式计算，粒径用D50代表，水的物理性质如下：水温容重运动黏滞系数5℃20℃1000998.21.514×10-61.004×10-6悬沙浓度较大时，泥沙沉速的修正式为。不考虑浓度对黏滞系数的影响。501/vSs61.0041012()pwvhw答：（1）原型：D50200Chs模型：求D50998.2原型：2118spgD3612650998.210(0.0310)18998.21.0041011651.80.00918998.21.00448.24101428.2410()40wh41.303102450611500998.210'101.30318998.21.0410D102501.30318998.21.00410'501.810D31.30318998.21.00410501.810030.6810mm3612650100010(0.0310)'1810001.51410116500.0091810001.5140.000545''0.0848'155.620.000545pw（2）3100/skgm1000.06671500wvsss4'0.7081.3031040.923104'0.7081.30310448.2410'8.927'0.92310pww（3）40.92310