粗粒土組構試驗研究.pdf

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

2、、濕化變形、剪脹性等。本文通過對兩種典型粗粒土室內(nèi)大三軸試驗得到了其力學特性規(guī)律，并比較了這兩種典型粗粒土的力學特性異同點。
　　 為了說明組構要素對粗粒土力學特性的影響，本文用理想的球形玻璃材料來模擬粗粒土，用其做三軸試驗。試驗結果表明，這種理想的球形玻璃材料其應力應變關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系。試驗結果與一般粗粒土的力學特性存較大差別。這個結果亦證明了粗粒土不同的初始組構要素對粗粒土力學特

3、性具有決定性的影響。另外也否定了用圓球通過數(shù)值模擬來研究粗粒土的方法的可行性。
　　 本文通過核磁共振試驗取得粗粒土試樣在各種應力狀態(tài)下的內(nèi)部斷面圖，經(jīng)過計算機圖像處理系統(tǒng)取得其組構要素信息，進而統(tǒng)計出各組構要素相關量，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，主要是由于顆粒的側向位移引起的；顆粒的水平位移與垂直位移沿著軸對稱線呈對稱分布，在同一橫斷面上，顆粒之間存在相對豎向位移和相對側向位移