颗粒破碎对砂砾石料强度与变形特性的影响

发布时间：2025-02-06 18:11

　　 砂砾石料是土石坝等工程的主要建筑材料,高应力状态下砂砾石料的颗粒破碎效应加剧,会显著影响其强度及变形特性,甚至威胁工程安全。以前坪水库筑坝砂砾石料为例,开展了不同围压、不同相对密度下三轴固结排水试验,分析了砂砾石达到临界状态之后的颗粒破碎规律与强度变形特性。研究表明,砂砾石料的级配在三轴试验前后都能用分形维数较好地描述,且分形维数与围压之间存在显著的线性关系,而与相对密度基本无关。这说明,围压是影响砂砾石料颗粒破碎程度的主要因素,相对密度的影响则可忽略。砂砾石料临界状态偏应力与围压正相关,而与相对密度无关。体积变形则受围压和相对密度的共同影响,围压越小、相对密度越大则体变的剪胀性越显著,反之则剪胀性越弱甚至无剪胀。

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【部分图文】：

图1 相同相对密度试样在不同围压下的 颗粒破碎规律(Dr=0.65)

表1给出了制样相对密度为0.65时,试样在不同围压试验后各粒组含量的变化,其中粒组含量的变化为试验后各个粒组的含量减去初始级配对应粒组的含量。图1给出了各试样在试验后具体的级配曲线(图中P为质量分数,d为颗粒粒径)。由表1和图1可以看出,关于颗粒破碎有两个特征:

图2 不同相对密度的试样在相同围压下的 颗粒破碎规律(σ3=1 200 kPa)

表2和表3分别给出了围压为1200kPa和300kPa时不同相对密度的试样粒组含量变化情况。由表2和表3可见,无论是在低围压还是高围压下,不同相对密度的试样在临界状态时各个粒组含量的变化量几乎相等。换言之,不同相对密度的试样在相同围压下,颗粒破碎的程度是相同的,即试验后的级....

图3 各试样级配分形拟合

以Dr=0.65的试样为例,利用式(1)对制样级配及试验后级配进行拟合,如图3所示。式(1)拟合得到的确定系数都大于0.99,说明式(1)拟合精度较高。制样级配对应的分形维数D=2.331,300、600、900、1200kPa围压下试样对应的分形维数分别为2.336、2.3....

图4 分维数与相对密度的关系

计算所有试样级配的分形维数,相同围压条件下分形维数D与相对密度Dr的关系见图4。可见,相同围压、不同相对密度试样的分形维数相差很小,说明砂砾石颗粒破碎与相对密度的关系较小;随着围压增大,颗粒破碎程度提高。分形维数D与围压的关系如图5所示,随着相对密度Dr的增大,砂砾石料的分形维数....

本文编号：4030702