土石混合料力學特性的試驗研究.pdf

1、隨著土石混合料越來越廣泛的被道路、堤壩、基礎等工程采用，快速、準確地預測其抗剪強度指標不僅有利于設計、計算，也有利于施工方案的制定和壓實方法的選擇，而現(xiàn)有的土石混合料的工程分類多從顆粒粒徑和各粒組含量進行分類，無法從分類上判斷其強度指標。本文依托交通部西部建設科技項目“土石混填路基修筑技術研究”，結合現(xiàn)場大型直剪試驗、室內擊實試驗、室內大型剪切試驗、三軸試驗及室內試驗的顆粒離散元PFC3D數(shù)值模擬的試驗結果，采用巖性、含石量和混合料顆粒

2、組成的分形指標，將土石混合料按不同層次分為不同的類別，并由試驗得出各類別土石混合料的強度差異，該綜合分類法指標簡單，易于實際應用，并可根據分類預測混合料的強度指標，具有較高的工程應用價值。 在室內剪切試驗中，考慮土石混合料組成及三軸試驗的復雜性，主要采用大型直剪試驗研究土石混合料力學特性的變化規(guī)律，并與現(xiàn)場大型直剪試驗、室內大型三軸試驗及室內大型直剪試驗的數(shù)值模擬對比。為了克服由于大型直剪儀自身結構及性能存在的許多問題，及其造成

3、的直剪試驗結果與其試驗原理的應用條件及混合料的實際強度的偏差。本研究對室內大型直剪試驗進行了改進，研發(fā)了新型的土石混合料室內大型直剪試驗系統(tǒng)，克服了常規(guī)直剪儀存在的主要問題，還可以進行剪脹率、剪切面起伏特征、剪切面分形等研究，使得試驗結果更精確、可靠，試驗分析更完善。 本文通過試驗研究了土石混合料力學特性隨巖性、含石量、密實度及顆粒最大粒徑等影響因素的變化規(guī)律，分析了土石混合料的剪脹性能、剪切面的起伏特征和分形特征、土石混合料的

4、剪切變形破壞方式，經比較現(xiàn)場試驗、室內試驗及數(shù)值模擬的結果基本一致，并依據試驗結果建立了不同類別土石混合料力學特性指標的預測模型，可通過模型快速預測不同類型土石混合料的力學特性指標。 本研究的創(chuàng)新之處在于：提出了以巖性、含石量以及顆粒組成分形為指標的土石混合料綜合分類方法；研制了能夠確保試驗過程中垂直荷載恒定并保持不偏心的新型直剪試驗系統(tǒng)；通過大量的、系統(tǒng)的試驗，分析了不同類別土石混合料的力學特性隨各影響因素的變化規(guī)律；首次進行