岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (S1): 331-338.doi: 10.16285/j.rsm.2020.1821

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钙质砂砾剪切强度及变形的粒径效应试验研究

覃东来1, 2,孟庆山1,阎钶1,覃庆龙1, 2,黄孝芳1, 3,饶佩森1, 4   

  1. 1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室,湖北 武汉 430071;2. 中国科学院大学,北京 100049; 3. 桂林理工大学 土木与建筑工程学院,广西 桂林 541004;4. 武汉科技大学 城市建设学院,湖北 武汉 430081
  • 收稿日期:2020-12-04 修回日期:2022-03-22 出版日期:2022-06-30 发布日期:2022-07-14
  • 通讯作者: 孟庆山,男,1974年生,博士,研究员,博士生导师,主要从事珊瑚岛礁工程地质与力学特性方面的研究工作。E-mail: qsmeng@whrsm.ac.cn E-mail:E-mail: 1358942860@qq.com
  • 作者简介:覃东来,男,1993年生,硕士研究生,主要从事钙质砂等海洋岩土工程方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No.41877267);中国科学院战略性先导科技专项(A类)(No.XDA13010200)。

Experimental study on particle size effect of shear strength and deformation of calcareous sand gravel

QIN Dong-lai1, 2, MENG Qing-shan1, YAN Ke1, QIN Qing-long1, 2, HUANG Xiao-fang1, 3, RAO Pei-sen1, 4   

  1. 1. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei 430071, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. College of Civil Engineering and Architecture, Guilin University of Technology, Guilin, Guangxi 541004, China; 4. School of Urban Construction, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan, Hubei 430081, China
  • Received:2020-12-04 Revised:2022-03-22 Online:2022-06-30 Published:2022-07-14
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (41877267) and the Strategic Priority Research Program of the Chinese Academy of Sciences (XDA13010200).

摘要: 颗粒形态不规则、颗粒级配不均匀的钙质砂砾在施加荷载后具有明显的粒径效应。通过对不同粒径、干湿条件下的钙质砂砾进行剪切试验,分析不同剪切方式下钙质砂砾的剪切应力−位移关系特点,研究钙质砂的剪切强度及变形的粒径效应。结果表明:粒径从0.075 mm增至60 mm时,钙质砂砾的峰值强度呈现出先增后减再增的特点;粒径为0.25~0.5 mm是峰值强度变化的拐点,此粒径下钙质砂颗粒产生更多的破碎;由于拐点粒径的影响,内摩擦角随粒径增加呈现出先增再减的规律,似黏聚力则随粒径增加呈现出先增后减再增的规律;由于水膜效应的存在,一定含水条件下的钙质砂抗剪强度比风干条件下低;由于不同剪切方式下的有效应力路径及剪胀角存在差异,直剪试验获得的似黏聚力参数较单剪试验偏大,且随着粒径的增加,偏差越大。

关键词: 钙质砂, 单剪试验, 粒径, 强度指标

Abstract: The obvious particle size effect of the calcareous sand gravel with irregular particle shape and uneven particle grading is shown after loading. A series of shear tests on calcareous sand gravel under various particle sizes as well as dry and wet conditions was carried out. The relationship between shear stress and displacement of calcareous sand gravel under different shear modes was analyzed, and the particle size effect of shear strength and deformation of calcareous sand was studied. The results indicate that the peak strength of calcareous sand gravel first increases, then decreases and then increases, when the particle size increases from 0.075 mm to 60 mm. The inflection point of the peak strength change appears when the particle size is from 0.25 mm to 0.5 mm, and the calcareous sand particles generate more fragmentation under this particle size. Due to the influence of inflection point particle size, the internal friction angle shows the rule of increasing first and then decreasing with the increase of particle size. While the quasi cohesion shows the rule of increasing first, then decreasing and then increasing with the increase of particle size. The existence of water film effect makes the shear strength of calcareous sand under a certain water content lower than that under air drying. The quasi cohesion parameter obtained by direct shear test is larger than that by simple shear test, since the effective stress path and dilation angle under different shear methods have difference, and the deviation will increase with the growth of particle size.

Key words: calcareous sand, simple shear test, particle size, strength index

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