土体介质直剪力学特性颗粒尺度效应的理论与试验研究

发布时间：2017-11-18 14:11

  本文关键词：土体介质直剪力学特性颗粒尺度效应的理论与试验研究

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【摘要】：土体是一种复杂的颗粒体系,其强度与变形具有显著的颗粒尺度效应。为考虑土体不同尺度土颗粒对其宏观力学特性的影响,根据土颗粒间相互作用产生的黏聚和摩擦物理效应,划分土颗粒尺度层次以构造反映土体内部材料信息和颗粒特征信息的土体胞元;基于土体不同尺度结构层次上力学响应的特征,引入协调微裂纹的概念,建立具有多尺度分层次理论框架的土体胞元模型,求解土体不同尺度结构层次之间的变形和应力转换关系,把微细观土力学理论从定性分析推进到定量计算的水平。采用多种颗粒组合制备土体胞元模型的饱和重塑土试样,进行一系列直接快剪试验,对土体直剪力学特征的颗粒尺度效应进行测试,同时定量计算土体胞元模型中的应变梯度和Qg禀尺度等微细观模型参数。试验结果表明:土体的屈服强度随加强颗粒体分比的增加而增加;当加强颗粒体分比较小时(≤0.125),土体的屈服强度随加强颗粒粒径的减小而略为增加;当加强颗粒体分比较大时(≥0.177),土体的屈服强度随加强颗粒粒径的增加而略为增加。加强颗粒诱发其邻近基体产生应变梯度和协调微裂纹,是土体力学特性产生颗粒尺度效应的微细观物理机制。土体胞元模型建立的土体剪切屈服强度计算公式初步验证试验结果与模型预测的一致性。
【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;
【基金】：华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室资助项目(2012ZA04) 国家自然科学基金青年基金资助项目(51208211)
【分类号】：TU43
【正文快照】： 1引言直剪仪具有操作简便、结构简易和原理简单等诸多优点,是岩土工程中最早也最常使用的一种测定土体抗剪强度的仪器[1]。传统土力学模型框架基于均匀连续介质观点分析土体的直剪试验力学行为。然而,土体介质是由粒径跨越多个尺寸数量级的矿物颗粒以及孔隙液体和空气在一定条

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本文编号：1200051