岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (S1): 419-426.doi: 10.16285/j.rsm.2022.0392

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粗糙度对不同粒径砂-混凝土界面剪切特性影响

刘飞禹1,张诗珣1,熊勃2   

  1. 1.上海大学 力学与工程科学学院,上海 200072;2.中南大学 地球科学与信息物理学院,湖南 长沙 410083
  • 收稿日期:2022-03-29 接受日期:2022-06-07 出版日期:2023-11-16 发布日期:2023-11-19
  • 作者简介:刘飞禹,男,1976年生,博士,教授,主要从事加筋土及土动力学方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No. 52078285)。

Effect of roughness on shear properties of sand-concrete interface with different particle sizes

LIU Fei-yu1, ZHANG Shi-xun1, XIONG Bo2   

  1. 1. School of Mechanics and Engineering Science, Shanghai University, Shanghai 200072, China; 2. School of Geosciences and Info-Physics, Central South University, Changsha, Hunan 410083, China
  • Received:2022-03-29 Accepted:2022-06-07 Online:2023-11-16 Published:2023-11-19
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(52078285).

摘要: 为探究土体与结构之间相互作用的机制,通过设计3种颗粒中值粒径d50(1.21、4.56、8.91 mm)、3种结构表面粗糙度系数JRC(0.4、9.5、16.7)和3种剪切速率(1、5、10 mm/min)下的室内直剪试验,对剪切过程的应力变化、体变量进行监测,研究不同剪切速率下粗糙度对不同粒径砂-混凝土界面剪切特性影响。结果表明,d50=1.21 mm时,砂与混凝土界面抗剪强度随JRC的增大而先增大后减小;d50=8.91 mm时,界面抗剪强度随JRC的增大而增大。随着JRC增大,混凝土与砂土界面内摩擦角不断增大;随着颗粒粒径增大,混凝土与砂土界面内摩擦角先减小后增大。在不同剪切速率下,试样最终剪胀量均随颗粒粒径的增大而增大。剪切速率为5 min/mm时,砂-混凝土界面剪切试验最终剪胀量最小。存在某一临界粒径,当砂的颗粒粒径大于此临界粒径时,砂-混凝土界面剪切强度随JRC的增大而不断增大。

关键词: 直剪试验, 砂与混凝土, 粗糙度, 颗粒粒径, 剪切特性

Abstract: In order to explore the interaction mechanism between soil and structure, indoor direct shear tests under three median sizes of particles d50 (1.21,4.56,8.91 mm), three joint roughness coefficients (0.4, 9.5, 16.7) and three shear rates (1, 5, 10 mm/min) were designed. The stress changes and volume variables in the shear process were monitored, and the effects of roughness on the shear characteristics of sand-concrete interface with different particle sizes under different shear rates were studied. The results show that, when the median size of particle is 1.21 mm, the shear strength of sand-concrete interface first increases and then decreases with the increase of JRC. When the median size is 8.91 mm, the interfacial shear strength increases with the increase of JRC. The internal friction angle of sand-concrete interface increased with the increase of JRC. With the increase of particle size, the internal friction angle of sand-concrete interface first decreases and then increases. At different shear rates, the final dilatancy increased with the increase of particle size. When the shear rate was 5 min/mm, the final shear expansion of sand-concrete interface was the smallest. The shear strength of sand-concrete interface increased with the increase of JRC after reaching a critical particle size.

Key words: direct shear test, sand-concrete interface, roughness, particle size, shear properties

中图分类号: TU 411
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