›› 2012, Vol. 33 ›› Issue (5): 1293-1300.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

水泥胶结颗粒的微观力学模型试验

蒋明镜1, 2,肖 俞1, 2,孙渝刚1, 2,吴晓峰1, 2   

  1. 1.同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室,上海 200092;2.同济大学 地下建筑与工程系,上海 200092
  • 收稿日期:2010-07-30 出版日期:2012-05-10 发布日期:2012-05-14
  • 作者简介:蒋明镜,男,1965年生,博士,教授,博士生导师,同济大学特聘教授,日本学术振兴会(JSPS)外籍研究员,主要从事天然结构性黏土、砂土、非饱和土的宏、微观试验、本构模型和数值分析以及土体渐进破坏分析方面的研究,并从事相关的教学工作
  • 基金资助:

    国家杰出青年基金(No. 51025932);国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(No. 2011CB013500);国家自然科学基金(No. 10972158);长江学者和创新团队发展计划资助项目(No. IRT1029)。

Experimental investigation on micromechanical model of cement-bonded particles

JIANG Ming-jing1, 2, XIAO Yu1, 2, SUN Yu-gang1, 2, WU Xiao-feng1, 2   

  1. 1. Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 200092, China; 2. Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China
  • Received:2010-07-30 Online:2012-05-10 Published:2012-05-14

摘要: 土体粒间胶结是建立天然结构性土本构模型的决定性因素之一,将胶结颗粒理想化为两铝棒,在指定位置处形成胶结。采用水泥作为胶结材料,对胶结颗粒进行了一系列简单加载试验(包括拉伸、压缩、压剪、压扭)和复杂应力路径试验,并与蒋明镜等所做的环氧树脂胶结试验进行对比。结果表明:胶结材料对胶结颗粒的力学性能存在一定影响,但基本规律符合蒋明镜等所提出的理想颗粒间胶结模型。水泥胶结抗拉强度低于环氧树脂胶结抗拉强度,但延性相对较好,抗压特性均呈塑性软化现象;二者的抗剪强度初始均随法向压力的增加而增大,当法向压力超过一定值时,又随法向压力的增加而减小(该压力称为界限法向压力),但水泥胶结的界限法向压力明显高于环氧树脂胶结,扭转试验规律与剪切试验规律类似。在三维应力空间中(法向压力-扭矩-剪力)水泥胶结的强度包线呈橄榄球状,环氧树脂胶结强度包线呈水滴状。

关键词: 水泥胶结, 离散单元法, 胶结模型, 微观胶结试验

Abstract: Bond between particles has become one of the key factors in establishing the constitutive model of natural sands. In this paper, the bonded granulates are idealized by two aluminum rods glued together by cement with cement water ratio 0.34, and the micromechanical responses of the bonded rods are investigated by performing a series of loading tests, such as tension tests, compression tests, shear tests, rotation tests and complex stress path tests. Then the comparison between the present results and the experimental data acquired on the epoxy resin adhesive by Jiang et al., is carried out to analyze the effect of bonding materials. The results show that the mechanical behaviors of cement and epoxy resin bonded rods both satisfy the same micro-contact laws proposed by Jiang et al. in spite of some distinct differences between the two kinds of bond materials. The tension and compression strengths of cement are lower while the ductility is better than those of epoxy resin. Both cement and epoxy resin bonded rods present plastic-softening property in compression tests. In the shear and torsion tests, shearing force and torque initially increase with the normal force until a critical normal force is reached, and then gradually decrease. The strength envelope in the normal-torsion-shear space is a rugby and water-drop shell for the cement and epoxy resin adhesive, respectively.

Key words: cement bond, discrete element method (DEM), bond contact model, micro-bond mechanical test

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  • TU 443
[1] 旷杜敏, 龙志林, 周益春, 闫超萍, 陈佳敏, . 基于BP神经网络的岩土胶结材料速率敏感 效应预测研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 390-399.
[2] 张成功, 尹振宇, 吴则祥, 金银富, . 颗粒形状对粒状材料圆柱塌落影响的 三维离散元模拟 [J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1197-1203.
[3] 景 路, 郭颂怡, 赵 涛, . 基于流体动力学-离散单元耦合算法的 海底滑坡动力学分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 388-394.
[4] 刘勋楠,赵兰浩,毛 佳,许 栋,. 三维距离势离散单元法[J]. , 2018, 39(7): 2639-2650.
[5] 周兴涛,盛 谦,崔 臻,冷先伦,付晓东,马亚丽娜, . 颗粒离散单元法动力人工边界设置方法[J]. , 2018, 39(7): 2671-2680.
[6] 崔 臻,盛 谦,冷先伦,罗庆姿,. 地下洞室地震动力响应的岩体结构控制效应[J]. , 2018, 39(5): 1811-1824.
[7] 刘 笋,蒋明镜,付 昌,朱俊高,. 结构性砂土静力触探试验离散元分析[J]. , 2018, 39(3): 933-942.
[8] 李 磊,蒋明镜,张伏光, . 深部岩石考虑残余强度时三轴试验离散元定量模拟及参数分析[J]. , 2018, 39(3): 1082-1090.
[9] 罗 滔,E. T. Ooi,A. H. C Chan,傅少君,. 一种模拟堆石料颗粒破碎的离散元-比例边界有限元结合法[J]. , 2017, 38(5): 1463-1471.
[10] 张 徐,赵春发,翟婉明,冯 洋. 铁路有砟道床振动和变形的离散元模拟与试验验证[J]. , 2017, 38(5): 1481-1488.
[11] 王志超,李大鸣,. 基于SPH-DEM流-固耦合算法的滑坡涌浪模拟[J]. , 2017, 38(4): 1226-1232.
[12] 罗 滔,OOI E T,CHAN A H C,傅少君,. 一种模拟堆石料的二维多边形离散单元法及程序[J]. , 2017, 38(3): 883-892.
[13] 贺 洁 ,蒋明镜 , . 孔隙填充型能源土的宏微观力学特性真三轴试验离散元分析[J]. , 2016, 37(10): 3026-3034.
[14] 蒋明镜 ,奚邦禄 ,申志福 ,戴永生 , . 月壤水平开挖推剪阻力影响因素离散元数值分析[J]. , 2016, 37(1): 229-236.
[15] 蒋明镜 ,付 昌 ,刘静德 ,李 涛 , . 各向异性结构性砂土离散元分析[J]. , 2015, 36(S1): 577-584.
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[1] 谭贤君,陈卫忠,杨建平,杨春和. 盐岩储气库温度-渗流-应力-损伤耦合模型研究[J]. , 2009, 30(12): 3633 -3641 .
[2] 魏 星,王 刚,余志灵. 交通荷载下软土地基长期沉降的有限元法[J]. , 2010, 31(6): 2011 -2015 .
[3] 温世亿,李静,苏霞,姚雄. 复杂应力条件下围岩破坏的细观特征研究[J]. , 2010, 31(8): 2399 -2406 .
[4] 毛 宁,张尧亮. 经验公式简便求法典型实例[J]. , 2010, 31(9): 2978 -2982 .
[5] 刘 杰,李建林,屈建军,陈 星,李剑武,骆世威. 基于卸荷岩体力学的大岗山坝肩边坡水平位移发育的多因素影响分析[J]. , 2010, 31(11): 3619 -3626 .
[6] 李伟华,赵成刚,杜楠馨. 软弱饱和土夹层对地铁车站地震响应的影响分析[J]. , 2010, 31(12): 3958 -3963 .
[7] 韩现民. 西格二线关角隧道浅埋砂层段施工技术及力学效应研究[J]. , 2010, 31(S2): 297 -302 .
[8] 蒋臻蔚,彭建兵,王启耀. 西安市地铁3号线不良地质问题及对策研究[J]. , 2010, 31(S2): 317 -321 .
[9] 刘用海,朱向荣,常林越. 基于Casagrande法数学分析确定先期固结压力[J]. , 2009, 30(1): 211 -214 .
[10] 李兴高,刘维宁. 挡土结构上水-土压力分算的进一步探讨[J]. , 2009, 30(2): 419 -424 .