粗粒土的顆粒破碎特性與本構(gòu)關(guān)系研究.pdf

1、粗粒土通常是指塊石、碎石(或礫卵石)、石屑、石粉等粗顆粒組成的無(wú)粘性混合土，或者是粘性土中含有大量粗顆粒的混合土。它具有壓縮性小、強(qiáng)度高、填筑密度大、透水性強(qiáng)、固結(jié)快等工程特點(diǎn)。由于以上工程特性及優(yōu)點(diǎn)，粗粒土作為一種填料被廣泛地應(yīng)用于各類工程中，尤其是大壩工程和地基基礎(chǔ)工程。在大壩工程中，堆石壩具有良好的適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性，是我國(guó)目前水電建設(shè)中優(yōu)選的壩型之一，隨著碾壓堆石技術(shù)的發(fā)展以及調(diào)節(jié)性大庫(kù)建設(shè)的需要，近年來(lái)堆石壩的壩高已經(jīng)有了較大的發(fā)

2、展。例如，水布埡而板堆石壩壩高233m，在建的糯扎渡心墻堆石壩壩高262m，擬建的西藏瀾滄江如美心墻堆石壩壩高315m。高壩與低壩相比，壩體應(yīng)力水平有較大的提高，如300m級(jí)高土石壩壩料承受的圍壓可達(dá)到3MPa以上。而前人的試驗(yàn)表明，在圍壓為800KPa的剪切試驗(yàn)后，筑壩堆石料的顆粒破碎率能夠達(dá)到15％。因此，顆粒破碎已經(jīng)成為高土石壩建設(shè)中一個(gè)非常重要的現(xiàn)象。 論文首先總結(jié)了前人對(duì)土體本構(gòu)模型的研究現(xiàn)狀，分析了各模型的優(yōu)缺點(diǎn)。根

3、據(jù)常規(guī)三軸試驗(yàn)，分析了試驗(yàn)結(jié)果，研究了粗粒土三軸剪切過(guò)程中的顆粒破碎以及顆粒破碎對(duì)粗粒土力學(xué)特性的影響。 目前所建立的粗粒土本構(gòu)模型中，考慮顆粒破碎對(duì)其影響的還比較少。本文結(jié)合三軸試驗(yàn)，根據(jù)剪切過(guò)程中的能量平衡關(guān)系，將顆粒破碎耗能引入土體受力變形過(guò)程中的能量平衡方程，推導(dǎo)得到土體流動(dòng)法則，并采用直線型屈服軌跡和非相關(guān)聯(lián)流動(dòng)法則，利用不排水應(yīng)力路徑計(jì)算得到硬化函數(shù)，建立了一個(gè)考慮顆粒破碎的粗粒土本構(gòu)模型。然后，再采用改進(jìn)的微粒群算