基于骨架孔隙比的土石混合料强度变形特性
发布时间：2021-07-31 07:05
土石混合体是由具有一定尺寸石块、作为充填成分的土体及孔隙等组成的混合体,其强度变形特性与细粒（土粒）含量密切相关。为研究不同细粒含量土石混合料强度变形特性,建议采用以承担骨架作用的颗粒的孔隙比（骨架孔隙比）反映土石混合料内部真实密实情况。开展了系列压实试验,建立了考虑土石级配的土石混合料堆积模型,进而推导了土石混合料骨架孔隙比表达式,并通过室内三轴排水剪切试验,验证了骨架孔隙比用以预测土石混合料强度变形特性的有效性。结果表明:相较于常规定义的整体孔隙比,骨架孔隙比能更好地表示土石混合料内部颗粒接触状态,反映材料内部"真密实"情况;利用骨架孔隙比概念,可以仅由纯石/土料强度变形特性预测不同细粒含量的土石混合料强度变形特性。
【文章来源】：岩土力学. 2020,41(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
土石混合料骨架结构示意图
衔锩苁底刺??Ω冒研?≡诖挚帕？紫?间不承担骨架作用的细颗粒作为孔隙来计算试样的颗粒间孔隙比（intergranularvoidratio）[14-15]。Thevanayagam[16-17]系统研究了砂粉土混合物在不同粉土含量下颗粒间接触状态，提出了骨架孔隙比esk（下标sk为skeleton的缩写）的概念，指出当混合物料fc小于某一阈值细粒含量fcth时，混合物中由于细粒含量少，主要由粗颗粒承担骨架；而当fc>fcth时，混合料由细颗粒承担骨架，并根据混合物内部颗粒接触状态将混合料细分为4种状态（如图2所示）。图2粗细混合料骨架结构示意图及骨架孔隙比表达式[16]Fig.2Schematicdiagramofskeleton-structureofabinarygrainmixtureandtheexpressionofesk[16]（1）状态1：细粒含量较小时，粗颗粒直接接石颗粒土颗粒skfc1fceesk(1)fc1(1)fcebebskmd1fcfc+eeRskfcee
2976岩土力学2020年c=be（9）式中：、均是大于0小于1的数，反映了土石颗粒相互干扰的程度，其值越大表明相互扰动作用越明显。本文通过系列土石混合料压实试验建立、与土石级配参数的关系。图3不同细粒含量土石混合料最小孔隙比与骨架结构[22]Fig.3Minimumvoidratioandskeletonstructureofsoil-rockmixtureswithdifferentfinecontents[22]3.2土石混合料压实试验3.2.1试验材料与方法土石混合料取自江苏某抽水蓄能电站料场，土与石均为微风化白云岩，母岩饱和抗压强度为30～60MPa（中硬岩）。取工程中常用的5mm作为土石粒径的分界点，粒径大于5mm的颗粒为石颗粒，粒径小于5mm的为土颗粒，试样最大粒径为20mm。为研究土石级配的影响，将不同级配的石料及不同级配的土料进行混合，选取石料不均匀系数uC石、土料不均匀系数uC土以及石料平均粒径50d石与土料平均粒径50d土的比值Rd作为级配参数进行控制，参数取值见表1。对于每组级配参数，均开展细粒含量比例分别为0、0.1、0.3、0.5、0.6、0.7和1.0下的压实试验，共计7×7=49个压实试验，以试验T2为例，不同细粒含量土石混合料级配曲线见图4。表1土石混合料压实试验方案及拟合参数、Table1Compactiontestprogramandfittingparameters，编号uC石uC土RdT11.497.015.460.810.32T22.367.015.460.840.42T32.617.015.460.870.49T42.362.375.460.690.29T52.3621.865.460.970.45T62.367.013.600.850.55T72.367.016.430.820.30图4T
【参考文献】：
期刊论文
[1]孔隙率对堆石料强度与变形的影响规律[J]. 徐卫卫,石北啸,陈生水,凌华. 岩土工程学报. 2018(S2)
[2]含石量对土石混合体剪切特性的影响[J]. 唐建一,徐东升,刘华北. 岩土力学. 2018(01)
[3]堆石料的临界状态与考虑颗粒破碎的本构模型[J]. 刘恩龙,陈生水,李国英,钟启明. 岩土力学. 2011(S2)
[4]土石混合体概念、分类及意义[J]. 徐文杰,胡瑞林. 水文地质工程地质. 2009(04)
[5]Intergrain contact density indices for granular mixes——Ⅱ: Liquefaction resistance[J]. S. Thevanayagam. Earthquake Engineering and Engineering Vibration. 2007(02)
[6]Intergrain contact density indices for granular mixes——Ⅰ: Framework[J]. S. Thevanayagam. Earthquake Engineering and Engineering Vibration. 2007(02)
[7]土石混合料强度特性的试验研究[J]. 董云. 岩土力学. 2007(06)
[8]土石混合体的研究现状及研究展望[J]. 廖秋林,李晓,郝钊,王思敬,吴硕,赫建明. 工程地质学报. 2006(06)
[9]考虑强度非线性的堆石料弹塑性本构模型研究[J]. 刘萌成,高玉峰,黄晓明. 岩土工程学报. 2005(03)
本文编号：3313009
【文章来源】：岩土力学. 2020,41(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
土石混合料骨架结构示意图
衔锩苁底刺??Ω冒研?≡诖挚帕？紫?间不承担骨架作用的细颗粒作为孔隙来计算试样的颗粒间孔隙比（intergranularvoidratio）[14-15]。Thevanayagam[16-17]系统研究了砂粉土混合物在不同粉土含量下颗粒间接触状态，提出了骨架孔隙比esk（下标sk为skeleton的缩写）的概念，指出当混合物料fc小于某一阈值细粒含量fcth时，混合物中由于细粒含量少，主要由粗颗粒承担骨架；而当fc>fcth时，混合料由细颗粒承担骨架，并根据混合物内部颗粒接触状态将混合料细分为4种状态（如图2所示）。图2粗细混合料骨架结构示意图及骨架孔隙比表达式[16]Fig.2Schematicdiagramofskeleton-structureofabinarygrainmixtureandtheexpressionofesk[16]（1）状态1：细粒含量较小时，粗颗粒直接接石颗粒土颗粒skfc1fceesk(1)fc1(1)fcebebskmd1fcfc+eeRskfcee
2976岩土力学2020年c=be（9）式中：、均是大于0小于1的数，反映了土石颗粒相互干扰的程度，其值越大表明相互扰动作用越明显。本文通过系列土石混合料压实试验建立、与土石级配参数的关系。图3不同细粒含量土石混合料最小孔隙比与骨架结构[22]Fig.3Minimumvoidratioandskeletonstructureofsoil-rockmixtureswithdifferentfinecontents[22]3.2土石混合料压实试验3.2.1试验材料与方法土石混合料取自江苏某抽水蓄能电站料场，土与石均为微风化白云岩，母岩饱和抗压强度为30～60MPa（中硬岩）。取工程中常用的5mm作为土石粒径的分界点，粒径大于5mm的颗粒为石颗粒，粒径小于5mm的为土颗粒，试样最大粒径为20mm。为研究土石级配的影响，将不同级配的石料及不同级配的土料进行混合，选取石料不均匀系数uC石、土料不均匀系数uC土以及石料平均粒径50d石与土料平均粒径50d土的比值Rd作为级配参数进行控制，参数取值见表1。对于每组级配参数，均开展细粒含量比例分别为0、0.1、0.3、0.5、0.6、0.7和1.0下的压实试验，共计7×7=49个压实试验，以试验T2为例，不同细粒含量土石混合料级配曲线见图4。表1土石混合料压实试验方案及拟合参数、Table1Compactiontestprogramandfittingparameters，编号uC石uC土RdT11.497.015.460.810.32T22.367.015.460.840.42T32.617.015.460.870.49T42.362.375.460.690.29T52.3621.865.460.970.45T62.367.013.600.850.55T72.367.016.430.820.30图4T
【参考文献】：
期刊论文
[1]孔隙率对堆石料强度与变形的影响规律[J]. 徐卫卫,石北啸,陈生水,凌华. 岩土工程学报. 2018(S2)
[2]含石量对土石混合体剪切特性的影响[J]. 唐建一,徐东升,刘华北. 岩土力学. 2018(01)
[3]堆石料的临界状态与考虑颗粒破碎的本构模型[J]. 刘恩龙,陈生水,李国英,钟启明. 岩土力学. 2011(S2)
[4]土石混合体概念、分类及意义[J]. 徐文杰,胡瑞林. 水文地质工程地质. 2009(04)
[5]Intergrain contact density indices for granular mixes——Ⅱ: Liquefaction resistance[J]. S. Thevanayagam. Earthquake Engineering and Engineering Vibration. 2007(02)
[6]Intergrain contact density indices for granular mixes——Ⅰ: Framework[J]. S. Thevanayagam. Earthquake Engineering and Engineering Vibration. 2007(02)
[7]土石混合料强度特性的试验研究[J]. 董云. 岩土力学. 2007(06)
[8]土石混合体的研究现状及研究展望[J]. 廖秋林,李晓,郝钊,王思敬,吴硕,赫建明. 工程地质学报. 2006(06)
[9]考虑强度非线性的堆石料弹塑性本构模型研究[J]. 刘萌成,高玉峰,黄晓明. 岩土工程学报. 2005(03)
本文编号：3313009
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