土石混合料力學(xué)特性的試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著土石混合料越來(lái)越廣泛的被道路、堤壩、基礎(chǔ)等工程采用，快速、準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)其抗剪強(qiáng)度指標(biāo)不僅有利于設(shè)計(jì)、計(jì)算，也有利于施工方案的制定和壓實(shí)方法的選擇，而現(xiàn)有的土石混合料的工程分類多從顆粒粒徑和各粒組含量進(jìn)行分類，無(wú)法從分類上判斷其強(qiáng)度指標(biāo)。本文依托交通部西部建設(shè)科技項(xiàng)目“土石混填路基修筑技術(shù)研究”，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)、室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)、室內(nèi)大型剪切試驗(yàn)、三軸試驗(yàn)及室內(nèi)試驗(yàn)的顆粒離散元PFC3D數(shù)值模擬的試驗(yàn)結(jié)果，采用巖性、含石量和混合料顆粒

2、組成的分形指標(biāo)，將土石混合料按不同層次分為不同的類別，并由試驗(yàn)得出各類別土石混合料的強(qiáng)度差異，該綜合分類法指標(biāo)簡(jiǎn)單，易于實(shí)際應(yīng)用，并可根據(jù)分類預(yù)測(cè)混合料的強(qiáng)度指標(biāo)，具有較高的工程應(yīng)用價(jià)值。 在室內(nèi)剪切試驗(yàn)中，考慮土石混合料組成及三軸試驗(yàn)的復(fù)雜性，主要采用大型直剪試驗(yàn)研究土石混合料力學(xué)特性的變化規(guī)律，并與現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)、室內(nèi)大型三軸試驗(yàn)及室內(nèi)大型直剪試驗(yàn)的數(shù)值模擬對(duì)比。為了克服由于大型直剪儀自身結(jié)構(gòu)及性能存在的許多問(wèn)題，及其造成

3、的直剪試驗(yàn)結(jié)果與其試驗(yàn)原理的應(yīng)用條件及混合料的實(shí)際強(qiáng)度的偏差。本研究對(duì)室內(nèi)大型直剪試驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，研發(fā)了新型的土石混合料室內(nèi)大型直剪試驗(yàn)系統(tǒng)，克服了常規(guī)直剪儀存在的主要問(wèn)題，還可以進(jìn)行剪脹率、剪切面起伏特征、剪切面分形等研究，使得試驗(yàn)結(jié)果更精確、可靠，試驗(yàn)分析更完善。 本文通過(guò)試驗(yàn)研究了土石混合料力學(xué)特性隨巖性、含石量、密實(shí)度及顆粒最大粒徑等影響因素的變化規(guī)律，分析了土石混合料的剪脹性能、剪切面的起伏特征和分形特征、土石混合料的

4、剪切變形破壞方式，經(jīng)比較現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn)及數(shù)值模擬的結(jié)果基本一致，并依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果建立了不同類別土石混合料力學(xué)特性指標(biāo)的預(yù)測(cè)模型，可通過(guò)模型快速預(yù)測(cè)不同類型土石混合料的力學(xué)特性指標(biāo)。 本研究的創(chuàng)新之處在于：提出了以巖性、含石量以及顆粒組成分形為指標(biāo)的土石混合料綜合分類方法；研制了能夠確保試驗(yàn)過(guò)程中垂直荷載恒定并保持不偏心的新型直剪試驗(yàn)系統(tǒng)；通過(guò)大量的、系統(tǒng)的試驗(yàn)，分析了不同類別土石混合料的力學(xué)特性隨各影響因素的變化規(guī)律；首次進(jìn)行