粗粒土組構(gòu)試驗(yàn)研究.pdf

1、粗粒土作為高土石壩等工程的主要填筑材料，其力學(xué)特性是土木工程和水利水電工程的一項(xiàng)重要研究課題。然而，粗粒土尺寸大，具有離散特征，其力學(xué)特性不同于一般的砂土和粘性土等。其力學(xué)特性難以用現(xiàn)有的連續(xù)體力學(xué)理論予以解釋，本文希望通過(guò)粗粒土微觀組構(gòu)（microfabric）規(guī)律來(lái)解釋粗粒土的各種力學(xué)特性的機(jī)理，從而為建立粗粒土的基于微觀組構(gòu)的本構(gòu)模型奠定基礎(chǔ)。
　　 本文回顧總結(jié)了現(xiàn)有粗粒土的研究成果，其力學(xué)特性包括級(jí)配相似特性、流變特性

2、、濕化變形、剪脹性等。本文通過(guò)對(duì)兩種典型粗粒土室內(nèi)大三軸試驗(yàn)得到了其力學(xué)特性規(guī)律，并比較了這兩種典型粗粒土的力學(xué)特性異同點(diǎn)。
　　 為了說(shuō)明組構(gòu)要素對(duì)粗粒土力學(xué)特性的影響，本文用理想的球形玻璃材料來(lái)模擬粗粒土，用其做三軸試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，這種理想的球形玻璃材料其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系符合完全理想彈塑性模型，其軸向變形與體積變形也符合線性關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果與一般粗粒土的力學(xué)特性存較大差別。這個(gè)結(jié)果亦證明了粗粒土不同的初始組構(gòu)要素對(duì)粗粒土力學(xué)特

3、性具有決定性的影響。另外也否定了用圓球通過(guò)數(shù)值模擬來(lái)研究粗粒土的方法的可行性。
　　 本文通過(guò)核磁共振試驗(yàn)取得粗粒土試樣在各種應(yīng)力狀態(tài)下的內(nèi)部斷面圖，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)圖像處理系統(tǒng)取得其組構(gòu)要素信息，進(jìn)而統(tǒng)計(jì)出各組構(gòu)要素相關(guān)量，得出了有意義的規(guī)律。粗粒土在低圍壓下表現(xiàn)出剪脹性，其原因與顆粒的調(diào)整方式有關(guān)，主要是由于顆粒的側(cè)向位移引起的；顆粒的水平位移與垂直位移沿著軸對(duì)稱線呈對(duì)稱分布，在同一橫斷面上，顆粒之間存在相對(duì)豎向位移和相對(duì)側(cè)向位移