基于大型三轴排水剪切试验的粗粒土强度特性研究

鉴于粗粒土强度受内外因影响往往随时间和空间而变化,选取塔城砂砾石试样做了大型三轴试验,研究了轴对称应力条件下粗粒土的强度特性。结果表明,体变增量为零对应于屈服强度,此时体缩变形达最大值;体变增量与轴向应变增量之比的最小值与破坏强度相对应,此时剪胀性最大;破坏强度一般比屈服强度大,且应力应变曲线软化特征越强,破坏强度与屈服强度之间的差异越大;屈服强度参数粘聚力小于破坏强度参数粘聚力,但屈服强度参数内摩擦角大于破坏强度参数内摩擦角。     

粗粒土非线性剪胀模型研究

粗粒土具有明显的剪胀剪缩性,为非虎克材料。对8种颗粒材料进行了11组三轴试验,将体应变分为球应力和偏应力引起的体应变两部分,并假定弹性变形泊松比为常数,对实测体应变两部分大小进行了分离。假定三轴试验的轴向应变和剪应力引起的体应变服从Rowe剪胀方程,分析表明,对任一种颗粒材料而言,Rowe剪胀方程参数Kf的归一性良好,即不同应力状态下参数Kf均近似为一个常数。在此基础上,基于邓肯–张模型和Rowe剪胀方程,建立了体变模量KP、剪胀模量Kq、剪切模量G三参量与应力状态的关系,初步提出了一种新的非线性剪胀模型。该模型可视为邓肯–张模型的改进型模型。经验证,该模型能比较准确地描述各种颗粒材料的体变过程,是一种物理概念明确,简单实用的非线性剪胀模型。     

粗粒土试验研究

粗粒土是土石坝的主要筑坝材料,也是土力学的主要研究对象之一。介绍了粗粒土剪胀性、蠕变性、试验成果的不确定性方面的研究成果,并根据球形颗粒三轴试验成果论证了一般粗粒土的变形机理。试验成果表明,作为一种散体材料,土颗粒间的位置排列和粒间作用对粗粒土的力学性质有重要的影响,许多问题都涉及到粗粒土组构问题。