岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (2): 430-438.doi: 10.16285/j.rsm.2020.0943

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

颗粒形状对堆石颗粒破碎强度尺寸效应的影响

孙壮壮,马刚,周伟,王一涵,陈远,肖海斌   

  1. 1. 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北 武汉 430072;2. 中国华能集团有限公司,北京市西城区 100031
  • 收稿日期:2020-07-06 修回日期:2020-11-06 出版日期:2021-02-10 发布日期:2021-02-09
  • 通讯作者: 马刚,男,1985年生,博士,副教授,主要从事高坝结构数值仿真方面的研究工作。E-mail:magang630@whu.edu.cn E-mail:Szz_0415@126.com
  • 作者简介:孙壮壮,男,1996年生,硕士研究生,主要从事单颗粒破碎和颗粒破碎强度尺寸效应的研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No.51825905, No.U1865204);华能集团科技项目(No. HNKJ18-H26)。

Influence of particle shape on size effect of crushing strength of rockfill particles

SUN Zhuang-zhuang, MA Gang, ZHOU Wei, WANG Yi-han, CHEN Yuan, XIAO Hai-bin   

  1. 1.State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan, Hubei 430072, China; 2. China Huaneng Group, Ltd., Beijing 100031, China
  • Received:2020-07-06 Revised:2020-11-06 Online:2021-02-10 Published:2021-02-09
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(51825905, U1865204) and the Science and Technology Project of China Huaneng (HNKJ18-H26).

摘要: 大量的颗粒破碎试验结果表明,颗粒破碎强度存在明显的尺寸效应,即颗粒破碎强度随着粒径的增大而减小,但颗粒形状对破碎强度尺寸效应的影响研究较少。首先对大石峡堆石坝工程的砂砾石料和灰岩混合料进行了颗粒扫描、形状分析和单颗粒压缩试验。砂砾石料的球度和凸度明显大于灰岩混合料,砂砾石料颗粒偏向于浑圆状,而灰岩混合料颗粒棱角状突出。试验结果表明,两组堆石颗粒的破碎强度均存在明显的尺寸效应,并评估了不同强度尺寸效应模型的适用性。综合分析试验结果和收集、整理的文献中的数据,颗粒形状对破碎强度的尺寸效应有较为明显的影响,颗粒形状越不规则,其颗粒破碎强度的Weibull模数越小,颗粒破碎强度的尺寸效应越明显。

关键词: 堆石料, 颗粒形状, 破碎强度, 尺寸效应, Weibull统计, 统计分析

Abstract: A large number of particle crushing test results show that there is a noticeable size effect on the particle crushing strength. The particle crushing strength decreases with the increase of particle size. However, the influence of particle shape on the size effect of particle crushing strength is still unclear. In this paper, particle scanning, particle shape analysis, and single particle compression test of sand-gravel and limestone mixture of Dashixia rockfill dam are carried out. The sphericity and convexity of sand-gravel are larger than those of the limestone mixture. The particles of sand-gravel tend to be round, while the particles of limestone mixture are angular. The test results show that the crushing strength of both kinds of rockfill particles exists noticeable size effect. The applicability of different strength size effect models is then evaluated. Comprehensive analysis of the test results together with the data collected from literature shows that the particle shape has a significant influence on the size effect of the particle crushing strength. The more irregular the particle shape is, the smaller the Weibull modulus of the particle crushing strength is, and the more obvious the size effect of the particle crushing strength is.

Key words: rockfill, particle shape, crushing strength, size effect, Weibull statistical, statistical analysis

中图分类号: TV 41
[1] 周雄雄, 黄佳铄, 李若婷, 张建余, . 堆石料湿化变形的修正剑桥模型及其参数研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(9): 2703-2710.
[2] 常建梅, 田世龙, 李翔, 冯怀平, KUVANDIK Lesov, . 不同形状废旧轮胎橡胶颗粒改良道砟动剪切性能及细观作用研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(3): 721-728.
[3] 陈怀林, 杨涛, 饶云康, 张哲, 吴红刚, 谢江伟, 滕汉卿. 基于分段式滑面应力测试系统的滑面应力计算方法[J]. 岩土力学, 2025, 46(11): 3562-3573.
[4] 马双星, 沈超敏, 刘斯宏, 王行, 李健, 张梦瑶. 堆石料级配相关力学规律预测方法研究[J]. 岩土力学, 2025, 46(11): 3462-3472.
[5] 杨立. 平板载荷试验数值分析及承载力判定标准研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 723-730.
[6] 胡锦方, 杨启贵, 熊堃, 马刚, 程家林, 周伟, 常晓林, . 软岩筑坝颗粒的破碎特性试验研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 359-370.
[7] 尹敬涵, 盛谦, 崔臻, 张茂础, . 基于多尺寸结构面的循环剪切力学特性及其抗剪强度研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 405-414.
[8] 王峰, 张建清, . 高坝堆石料现场碾压过程中级配演化模型研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 550-556.
[9] 郑思维, 胡明鉴, 霍玉龙, . 钙质砂渗透性影响因素及预测模型[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 217-224.
[10] 程家林, 张贵科, 邓韶辉, 黄习文, 周伟, 马刚, . 干湿循环对不同粒径堆石颗粒破碎强度的影响研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 95-105.
[11] 朱晶, 裴强强, 郭青林, 张博, . 基于尺寸效应的夯土水盐运移分布特征研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(5): 1481-1494.
[12] 闫世豪, 迟世春, 王晋伟, 郭宇, 周新杰, . 考虑微裂纹随机分布的堆石颗粒准静态强度统计模型[J]. 岩土力学, 2024, 45(5): 1378-1387.
[13] 刘动, 林沛元, 李伟科, 黄胜, 马保松, . 跨孔CT岩溶识别方法准确性的统计学评价[J]. 岩土力学, 2024, 45(3): 822-834.
[14] 罗国立, 张科, 齐飞飞, 朱辉, 张凯, 刘享华, . 基于3D打印的裂隙岩体力学特性尺寸效应及各向异性初探[J]. 岩土力学, 2023, 44(S1): 107-116.
[15] 马成昊, 朱长歧, 瞿茹, 刘海峰, 王天民, 胡涛, . 中国南海珊瑚砂的多尺度颗粒形貌特征分析[J]. 岩土力学, 2023, 44(S1): 117-126.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!