岩土力学 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (8): 2353-2362.doi: 10.16285/j.rsm.2024.1114CSTR: 32223.14.j.rsm.2024.1114
沈扬,沈嘉毅,梁晖,樊科伟
SHEN Yang, SHEN Jia-yi, LIANG Hui, FAN Ke-wei
摘要: 颗粒级配和形态是影响砂土力学行为的重要属性,由于天然钙质砂颗粒级配与形态特征相互交织,目前试验研究还无法提供单一因素的影响规律。基于X射线计算机断层成像(X-ray computed tomography,X-CT)扫描技术、球谐函数分析和3D打印技术,实现可控形态和尺寸钙质砂颗粒的批量生产制造,通过引入分形维数以表征试样的级配特征,开展不同分形维数仿真钙质砂试样的固结排水三轴试验,探究了颗粒级配这一单一变量对钙质砂剪切特性的影响规律。结果表明:仿真钙质砂试样的力学行为十分符合天然砂应变软化和先剪缩后剪胀的典型特性。分形维数只有在变化很大时,才会对临界状态应力比产生略微明显的影响,考虑到颗粒破碎导致的分形维数变化并不明显,可以采用静态唯一线的方法来描述具有不同分形维数钙质砂的临界状态。相变状态时,轴向应变与分形维数以及有效围压均呈正相关,应力比随分形维数的增大呈指数型上升。仿真钙质砂具有表观黏聚力,峰值表观黏聚力随分形维数的增大呈线性下降,残余表观黏聚力基本不受分形维数变化的影响,而峰值和残余内摩擦角均随着分形维数的增大呈指数形式上升。
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