颗粒材料的力学性质本质上不同于连续介质,它的研究是当前岩土工程学、力学和物理学等领域新兴的前沿课题之一,有着重要的工程应用前景和基础科学意义,本文作者在阅读和分析文献资料的基础上,以散体材料岩土结构为背景,开展了散体颗粒材料的实验与分析研究,探讨了如何将颗粒介质的力学特性与散体结构工程的设计结合起来的问题。 1、设计并开展了大尺度颗粒(钢球、砾(碎)石)三维堆体受集中荷载作用时的定量实验,统计和分析了颗粒堆对荷载力的响应情况,研究了颗粒堆内部力传递的扩散加传导效应、分布特性、力链形成、各种物理特性对力传递与分布的影响、搭拱效应作用下最大横向挤压力出现的位置、侧峰现象、低围压和高围压下颗粒堆内主要的应变形式、力峰值的变迁规律、有序对称密实排列和无序堆积中力传递路径的不同,以及力随着深度衰减的规律。 2、运用随机理论分析实验结果。研究实验值的涨落区间,以及设备和人工因素对实验的影响。建立了与实验结果在定性上相吻合的二维颗粒堆中力传递的模型及其随机方程,应用该模型描述了力随颗粒堆深度分布的变化及衰减规律,并初步探讨了建立三维颗粒堆中力传递模型的可能性。 3、研究颗粒材料应用于地基加固的工程响应特性及各种影响因素下的传力特性,探讨了不同于传统连续介质理论设计思想的散体材料工程参数设计方法,分析了散体结构的破坏机理,并尝试提出了铁路路基在运营中的有关力学问题。