岩土力学 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (3): 1023-1029.doi: 10.16285/j.rsm.2017.2005

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

粗粒土的颗粒破碎演化模型及其试验验证

郭万里1, 2, 3,朱俊高1, 2,钱 彬3,张 丹4   

  1. 1. 河海大学 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,江苏 南京 210098;2. 南京水利科学研究院 水利部土石坝破坏机理与防控技术重点实验室,江苏 南京 210024;3. 南京水利科学研究院 岩土工程研究所,江苏 南京 210024;4. 中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司,四川 成都 610072
  • 收稿日期:2017-01-01 出版日期:2019-03-11 发布日期:2019-04-04
  • 通讯作者: 朱俊高,男,1964年生,博士,教授,博士生导师,主要从事土体基本性质及本构关系、土石坝工程的研究工作。E-mail: zhujungao@hhu.edu.cn E-mail:guowljs@163.com
  • 作者简介:郭万里,男,1990年生,博士,主要从事土体基本性质及本构理论的研究工作
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目(No.2017YFC0404801);国家自然科学基金(No.51479052)。

Particle breakage evolution model of coarse-grained soil and its experimental verification

GUO Wan-li1, 2, 3, ZHU Jun-gao1, 2, QIAN Bin3, ZHANG Dan4   

  1. 1. Key Laboratory of Ministry of Education for Geomechanics and Embankment Engineering, Hohai University, Nanjing, Jiangsu 210098, China; 2. Key Laboratory of Failure Mechanism and Safety Control Techniques of Earth-rock Dam of the Ministry of Water Resources, Nanjing Hydraulic Research Institute, Nanjing, Jiangsu 210024, China; 3. Geotechnical Engineering Department, Nanjing Hydraulic Research Institute, Nanjing, Jiangsu 210024, China; 4. Chengdu Survey and Design Institute Limited, Chengdu, Sichuan 610072, China
  • Received:2017-01-01 Online:2019-03-11 Published:2019-04-04
  • Supported by:
    This work was supported by the National Key R&D Program of China (2017YFC0404801) and the National Natural Science Foundation of China (51479052).

摘要: 建立了一个可以反映粗粒土在剪切过程中的颗粒破碎演化规律的数学模型,其思路是将土体的级配用级配方程的参数b和m定量表示。在此基础上,通过土体所处的应力-应变状态不但能预测破碎指标,还能进一步预测土体级配曲线的演化。总结了破碎指标BW和Bg与平均正应力p和广义剪应变?s的经验公式,即建立了破碎指标与应力、应变之间的定量关系,得到了该模型的具体表达形式,并介绍了模型4个参数?1、?2、??和hs的确定方法;利用碎石料进行了一组围压分别为0.2、0.5、1.0、1.5、2.0 MPa的三轴固结排水(CD)试验,其中,将围压为0.2、0.5、1.0、1.5 MPa的试验数据用来确定了该土料的模型参数;将所得参数代入模型并预测了围压为2.0 MPa时的颗粒破碎指标和级配曲线,结果表明模型预测值与试验值吻合较好,证明了该模型的适用性。

关键词: 粗粒土, 颗粒破碎, 级配方程, 破碎指标, 模型

Abstract: A mathematical model describing the gradation for coarse-grained soils under arbitrary stress state is proposed in this paper. The model is to express the grain size distribution of soil by a gradation equation firstly, on the one hand, the relationships between the two breakage indicators BW and Bg and gradation parameter b and m were derived. On the other hand, the empirical relationships between the two breakage indicators BW and Bg and stress or strain were suggested based on laboratory test data. Therefore, the relationship between the gradation, breakage indicators and stress or strain of soils were mathematically established. Meanwhile, the methods for the determination of parameters of the proposed model are discussed. Then, a series of consolidated drainage (CD) tests was conducted under confining pressures of 0.2, 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 MPa, respectively. The experimental data at confining pressure of 0.2, 0.5, 1.0 and 1.5 MPa are used to obtain the model parameters, which are substituted into the model to predict the particle breaking indicators and gradation distribution when the confining pressure is 2.0 MPa. The results show that the predictive value agrees well with the experimental data and proves the applicability of the model.

Key words: coarse-grained soil, particle breakage, gradation equation, breakage indicator, model

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