砂壤土力学特性的测试与分析

摘要：

为研究土壤与机具的相互作用,需要测试砂壤土的基本力学特性和物性参数,从而为该类土壤与机具互作机理的研究和相关农业机器的数值化精确设计提供基本的理论参数.利用筛分法测得土壤的质地组成,再通过直接剪切试验和三轴压缩试验,对砂壤土的内摩擦角和粘聚力进行测定;采用试验结合数值分析的方法,对砂壤土的滚动摩擦系数和粘结参数进行测定,并对测试结果进行统计和分析.结果表明:该测试土壤类型为砂壤土,对于含水率和密度为21.8％、1.1g?cm-3的砂壤土,土壤的平均坚实度为57.99N?cm-2,直剪试验测得的内摩擦角和粘聚力均值为18.6°和44.3kPa,而三轴试验测得的数据为10°和43.8kPa.砂壤土与钢的静摩擦系数和滚动摩擦系数分别为0.65和0.08;砂壤土间的静摩擦系数为0.176,通过虚拟标定试验得到砂壤土间的滚动摩擦系数为0.22.法向刚度系数为170MN?m-3,切向刚度系数为90MN?m-3,法向临界应力为45kPa,切向临界应力为6kPa时的粘结参数能表征含水率为21.77％的砂壤土.砂壤土的部分力学性能存在差异,主要由于试验仪器的差异造成;摩擦系数采用的是自制的仪器测得的,建议采用高精度的仪器;滚动摩擦系数的测量由于小钢球等差别,建议采取更加新颖的方法;粘结参数的仿真试验因素不够全面,仅考虑了两个因素.该研究还可为相关土壤作业农机具的设计及分析土壤与机械互作机理的研究提供可靠的基础数据参考.

关键词：砂壤土、力学性能、离散单元法、虚拟标定

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分类号：TU411.3;O242.1(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家重点研发计划项目2017YFD0701300

在线出版日期：2018-11-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：605-612