【摘 要】
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粗粒料在外荷载作用下易发生颗粒破碎,进而影响其变形和强度特性。目前,粗粒料的颗粒破碎特性与颗粒破碎本构模型的研究多是针对硬质岩石坝体堆石料,对于软岩路基填料的研究工作并不充分,因此,为适应软岩碎石路基的应力与变形分析的需要,研究软岩填料在外荷载作用下的颗粒破碎规律,建立更具适用性的考虑颗粒破碎的本构模型十分必要。本文对软岩填料进行了不同轴应变下卸载的三轴压缩试验,基于试验结果研究了软岩填料的应力应
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粗粒料在外荷载作用下易发生颗粒破碎,进而影响其变形和强度特性。目前,粗粒料的颗粒破碎特性与颗粒破碎本构模型的研究多是针对硬质岩石坝体堆石料,对于软岩路基填料的研究工作并不充分,因此,为适应软岩碎石路基的应力与变形分析的需要,研究软岩填料在外荷载作用下的颗粒破碎规律,建立更具适用性的考虑颗粒破碎的本构模型十分必要。本文对软岩填料进行了不同轴应变下卸载的三轴压缩试验,基于试验结果研究了软岩填料的应力应变特性与剪切过程中的颗粒破碎规律,并结合破碎耗能理论建立了软岩填料颗粒破碎本构模型。主要研究内容如下:(1)通过XRD分析试验,对试验用料的矿物成分进行了分析;开展了常规三轴试验,整理分析了试验结果,偏应力-轴变曲线表现为弱应变软化,轴变-体变曲线表现为剪胀。(2)对不同围压特定轴向应变条件下卸载的试样进行颗粒筛分试验,得到软岩填料在剪切过程中的颗粒级配曲线,分析了试样在剪切过程中各粒组的变化情况;计算得到不同围压和剪应变下的颗粒破碎率,提出一个可以统一描述软岩填料颗粒破碎率与剪应变的关系式;初步分析了颗粒破碎对软岩填料抗剪强度和剪胀性的影响,颗粒破碎会削弱材料强度,减小剪胀。(3)根据三轴试验结果,采用Ueng能耗方程分析了剪切过程中的各部分耗能,结果表明摩擦系数采用临界状态应力比计算得到的破碎耗能不满足热力学定律;然后基于颗粒破碎率随剪应变的变化规律,研究了滑动摩擦系数的取值,采用本文构造的摩擦系数公式计算得到的结果较好地满足能量平衡;采用“S”形曲线表达破碎耗能与轴向应变的关系,进一步推导得到一个更具适用性的剪胀方程。(4)基于软岩填料应力应变特性和本文建立的剪胀方程对“南水”模型进行了修正,建立了一个适用于软岩填料的弹塑性本构模型,并对其进行了验证和对比分析,验证了本文模型的适用性。
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