土石混合体的剪切面分形特征及强度产生机制

摘要：

基于考虑含石量、含水率、块石岩性、初始孔隙比、法向压力5个影响因素的土石混合体室内大型直剪试验,利用剪切面在分形几何学上的统计规律和颗粒流数值模拟方法得到的直剪试验中颗粒的相互作用规律,对土石混合体的抗剪强度产生机制进行研究.结果表明:(1)土石混合体的剪切面呈不规则的起伏形态与块石的存在关系密切,且具有较好的分形特征,分形维数随着含石量和块石强度的增大、含水率和法向压力的减小均呈增大趋势;(2)含石量高于40％时,黏聚力小于30 kPa;(3)内摩擦角随着含石量的增大、块石强度的增大、含水率的降低、初始孔隙比的降低、法向压力的降低均呈增大规律,且与分形维数满足正相关函数关系;(4)块石附近应力集中较明显,剪切过程中,颗粒间的接触力主要通过迎着剪切方向的接触面传递,而背着剪切方向的颗粒接触面基本不传递力;(5)内摩擦角φ等于剪切面上与颗粒本身接触性质有关的接触面内摩擦角θ0和与剪切面分形维数有关的接触面倾角θi之和,利用此机制可解释直剪试验中强度参数的变化规律.

关键词：土工试验、土石混合体、剪切面、分形维数、强度产生机制

所属期刊栏目：36

分类号：TU41(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51108485,41372356;高等学校博士学科点专项科研基金资助项目20110191120033Supported by the National Natural Science Foundation of ChinaGrant .51108485 and 41372356;Specialized Research Fund for the Doctoral Program of Higher Education of ChinaGrant 20110191120033

在线出版日期：2017-11-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共15页

页码：2260-2274