›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (2): 423-429.doi: 10.16285/j.rsm.2015.02.017

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

颗粒级配对粒状材料不排水力学特性的影响

刘映晶1, 2, 3，李 罡2, 4，尹振宇1, 2，夏小和1，王建华1   

  1. 1.上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院土木工程系，上海 200240；2.南特中央理工大学 土木与力学学院，法国 南特 44300； 3.上海市隧道工程轨道交通设计研究院，上海 200235；4.中交第三航务工程勘察设计院有限公司，上海 200032
  • 收稿日期:2013-10-28 出版日期:2015-02-11 发布日期:2018-06-13
  • 通讯作者: 尹振宇，男，1975年生，博士，博士生导师，主要从事土体本构及岩土工程应用方面的研究与教学工作。E-mail：zhenyu.yin@gmail.com E-mail:liuyj301@gmail.com
  • 作者简介:刘映晶，男，1985年生，博士，主要从事土体本构关系及地下工程等方面的研究。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金（No. 41240024，No. 41172251，No. 41372285，No. 51161130523，No. 41002095，No. 41272317）；欧盟玛丽居里行动计划（No. PIAPP-GA-2011-286397）；高等学校博士学科点专项科研基金（No. 20110073120012）；上海市浦江人才计划项目（No. 11PJ1405700）。

Influence of grain gradation on undrained mechanical behavior of granular materials

LIU Ying-jing1, 2, 3, LI Gang2, 4, YIN Zhen-yu1, 2, XIA Xiao-he1, WANG Jian-hua1   

  1. 1. Department of Civil Engineering, School of Naval Architecture, Ocean & Civil Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China; 2. Research Institute in Civil and Mechanical Engineering, UMR CNRS, 6183, Ecole Centrale Nantes, Nantes 44300, France; 3. Shanghai Tunnel Engineering & Rail Transit Design and Research Institute, Shanghai 200235, China; 4. CCCC Third Harbor Consultants Co., Ltd., Shanghai 200032, China
  • Received:2013-10-28 Online:2015-02-11 Published:2018-06-13

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摘要： 为了研究颗粒级配对粒状材料不排水力学特性的影响，采用两种形状自相似度很高的材料（玻璃球和Hostun砂）进行了一系列传统三轴不排水压缩试验。对于每种材料，保持相近的相对密实度制作了6个不同颗粒级配（不均匀系数 1.1～20）的试样，然后进行剪切。试验结果表明，颗粒级配对粒状材料的不排水力学性能存在明显影响：两种材料试样的偏应力水平随着不均匀系数的增加而降低，抗剪强度随着材料的不均匀系数 的增加而降低，并在 5后呈现出趋稳势态。基于不排水剪切试验中颗粒集合体二阶功的演化规律，对材料受荷载过程中出现不稳定性的条件进行分析。结果表明，在相同密实度下，粒状材料的静态液化潜能随着材料不均匀系数 的提高而增强，高不均匀系数的材料变得不稳定。

关键词: 颗粒级配, 三轴不排水试验, 不稳定性, 相对密实度, 粒状材料

Abstract: This paper studies the influence of grain gradation on the undrained mechanical behavior of granular materials. A series of conventional undrained triaxial compression tests is carried out on two different materials (glass balls and Hostun sand), which have high degree of shape self-similarity. For each material, 6 samples with similar relative density and different gradations ( 1.1-20) are prepared, and then the samples are sheared. Test results show that the grain gradation has an obvious impact on the undrained mechanical behavior of granular material: both deviatoric stress level and undrained shear strength of two material samples decreases as the coefficient of uniformity ( ) of the material increases, their variations tend to converge as coefficient of uniformity surpasses 5. Based on the evolution of the value of the second-order work of the granular assembly during undrained triaxial loading, potential instability for the selected granular materials is also analyzed. The results demonstrate a significant influence of the grain gradation on stability: the higher of coefficient of uniformity ( ), the larger of the potential of static liquefaction and the unstabler of materials.

Key words: grain gradation, undrained triaxial test, instability, relative density, granular material

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