土体强度与变形尺度特性的理论与试验分析

发布时间：2017-06-17 07:12

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【摘要】：土体是一种颗粒介质,其强度与变形特性具有显著的颗粒尺度效应。采用胞元土体模型和三轴抗剪试验分析了土体强度和变形的尺度效应特性。根据土体中不同尺度颗粒间相互作用表现出的聚集和摩擦效应,提出了"基体-增强颗粒"土体胞元模型,胞元体由基体和增强颗粒组成,其中基体由微小土颗粒集成,而增强颗粒为砂粒,宏观土体则简化为由许多胞元体构成的介质。引入广义球应变和广义等效应变,基于应变能导出了考虑颗粒尺度效应的应力-应变关系以及屈服应力计算公式;同时,针对增强颗粒不同粒径和体分比的土体进行一系列三轴不排水抗剪试验,给出了应力-应变和屈服应力尺度效应的测试结果。试验和理论计算结果均表明,土体强度和变形的尺度效应随增强颗粒的体分比增加以及粒径的减小而增强,由此反映出土体强度和变形显著的尺度效应;土体强度和变形尺度效应的理论预测结果与试验具有较好的一致性。
【作者单位】： 华南理工大学土木与交通学院;华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室;
【关键词】： 胞元土体模型 基体 增强颗粒 颗粒尺度效应 三轴抗剪试验
【基金】：亚热带建筑科学国家重点实验室自主研究课题(No.2012ZA04)资助
【分类号】：TU411
【正文快照】： 1引言土体是天然地质材料,由多相(固、液、气)物质组成,是具有结构性的一种复杂多变的颗粒介质,其颗粒小至微米级的黏粒,大至数十厘米以上的卵石、块石,尺度分布可达5~6个数量级[1]。近年的理论研究和试验观测发现,具有内部尺度层次的材料,其力学行为特性是跨尺度关联的,如金

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