土的结构性主要是指土中颗粒的几何特性(排列特征)和力学特性(联结特征),这两个方面的变化会显著地影响土的力学特性,开展土的排列特性和联结特性的研究已经成为结构性研究的主要方面。本文针对不同粒径的骨架颗粒进行了一系列试验,探究了常规三轴应力条件下不同粒径颗粒材料的排列方式对其变形、强度、内摩擦角和粘聚力等力学特性的影响。本文完成的试验研究工作如下:(1)不考虑颗粒形状、受压破碎等因素的影响,本文采用直径为2mm、2.5mm、3mm三种不同粒径的钢珠作为骨架颗粒,以膨润土和石蜡为填充材料,设计了 3类15种排列方式的试验方案,制作了相应的试样,并将试样分五层制样,每层厚度均相同。(2)在常规三轴应力条件下进行试验,分别获得了上述3类15种排列方式下不同粒径骨架颗粒的应力应变曲线、体变、剪切强度、内摩擦角和粘聚力等力学性能参数。得到的主要结论如下:(1)相同围压下,全部试样在剪切起始阶段其应力-应变曲线均呈线性变化;此后,随着围压的增大,试样应力应变曲线呈现出由弱硬化向强硬化型过渡趋势,抗剪强度随围压增加而增大。(2)相同排列排列方式下,颗粒粒径对试样剪切强度影响明显:试样抗剪强度随粒径的增大表现为先增大而后减小的趋势。(3)相同围压下,单一粒径试样中内摩擦角随着骨架颗粒粒径的增大而增大,粘聚力则随试样骨架颗粒粒径的减小而减小。(4)相对于单一粒径排列试样,不同排列方式试样的内摩擦角总体呈现为:随着不同层骨架颗粒粒径的增大,试样内摩擦角先减小再增大。