粗粒土压实特性及颗粒破碎分形特征试验研究_杜俊
基于振动压实法的级配碎石性能试验研究
砂 岩 石灰 岩
粗 型 级 配 细 型级 配 粗 型 级 配 细 型 级 配
振 动 击 实 振 动 击 实 振 动 击 实 振 动 击 实
法 法 法 法 法 法 法 法
最 佳 含 水 量
ｆ ％）
５
．
粒含 量和 级 配对 混 合 料 压 实 性 能有 较 大影 响 。
关 键 词 ：道路 工程 ；振 动 压 实 ；级 配碎 石 ；性 能
中图 分 类 号 ：Ｕ １ ４４
文 献 标 识 码 ：Ｂ
文 章 编 号 ：１０ — ７ ６ ２ １ ）２－ ３ 一 ３ ０２ ４ ８ （０ １ １－ ０ ９－ ． ０ ０
Ｄ ：１ ． ６ ／ｉ ｎ１０ － ７ ６２ １．２ １ ｏＩ ０３ ９ ．ｓ．０ ２４ ８ ． １１． ３ ８ ｊｓ － ０ ０
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｒ ｏ ｍ ａ ｃ ｆＧｒ ｄ ｄ Ｂｒ ｋ ｎ Ｓ ｏ ｅ Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｄ ｆＰｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｏ ａ ｅ ｏ ｅ ｔ ｎ ｓ ｄ ｏ
ｔ ００ ８ ． Ｏ． ２１
３５ ．
５３ ．
作 用 。使 被压 实材 料 的颗粒 在振 动 冲击作 用下 ， 由 初 始 的静 止状 态过 渡到 运动 状态 ，被 压材 料之 间的
６ ． ４ ＿ ０７ ｌ３
摩 擦 力也 由初 始 的静摩 擦 状 态过 渡 到 动摩 擦 状 态 ， 颗 粒 间的 内摩擦 阻力 减小 ，被压 材料 可 以达到 更好 的填充 状态 和密 实效果 。 由表３ 知 ，振 动 法确 定 的混合 料 最 佳含 水 量 可 偏 小 ．为 重 型 击 实 试 验 的０９ ～ ．５ 。这 是 因为 ．０ ０９ 倍 重 型击实 试验 由于其 击 实功 和击 实方式 的限制 ，混 合料 在逐 渐 密实过 程 中 ，需要 较 多 的水 分充 当润 滑 剂 ，最终 确定 的最佳 含 水量较 大 。而振 动压 实试 验 在振 动过 程 中 ，集料 间的摩擦 力 由静摩 擦力 转变 为 动摩擦力 ，颗粒间的 内摩擦 阻力减小 ，压实过程 中不 需要过多 的水分做润滑剂 ，所 以最佳 含水量 也较小 。 由表 ３ 图２ 和 可知 ，与 重型 击 实试 验 结 果相 比 ， 振 动压 实 的干 密度 与 含 水量 关 系 曲 线 的峰 尖较 窄 ，
砂土颗粒破碎机理及力学性质
砂土颗粒破碎机理及力学性质发布时间：2022-11-18T05:57:50.470Z 来源：《工程建设标准化》2022年13期第7月作者：林锦宏[导读] 随着国家对重大基础设施的投入，我们对砂土的应用更加广泛林锦宏广东华路交通科技有限公司摘要：随着国家对重大基础设施的投入，我们对砂土的应用更加广泛。
但其颗粒形状不规则，在高应力及特殊情况下会发生颗粒破碎，严重威胁建筑物的安全。
为此国内外学者对可破碎的砂土展开了实验室试验、数值模拟等方法来研究砂土的微观结构及其宏观的力学特性。
本文针对砂土颗粒破碎的研究做了国内外的综述。
首先明确国内外目前对于砂土研究的重点，其次再对各个重点方向，如：颗粒破碎程度的量化指标、影响因素、宏观力学性质、应力-应变关系，做较为综合的数据量化和陈述性归纳总结。
关键词：砂土；颗粒破碎；应力应变关系；固结试验土是矿物或岩石构成的松软集合体。
砂土的定义如下:粒径大于2mm的颗粒质量不超过总质量50%、粒径大于0.075的颗粒质量超过总质量的50%的一种土。
砂土作为一种散体材料，不同于黏性土，几乎不具有黏结力（仅有微弱的颗粒间的咬合力），与连续介质的性质完全不同。
在高应力或者特殊情况下，砂土会出现颗粒破碎的特征。
对于颗粒破碎现象，目前研究的重点主要包括:(1)颗粒破碎程度的量化指标；(2）颗粒破碎的主要影响因素；(3)颗粒破碎对颗粒系统力学性质的影响，其中包括抗剪强度指标等宏观参数；(4)颗粒破碎对于颗粒系统应力-应变关系的影响。
1.颗粒破碎程度的量化指标实验室试验对破碎后颗粒尺寸的“微观”描述，一般是通过颗粒级配曲线来“宏观”实现，由此建立的颗粒破碎量化指标，从颗粒的级配等宏观特征与颗粒微观参数结合，实现颗粒破碎的一个宏微观的描述。
颗粒在竖向压力和剪应力的共同作用下发生颗粒破碎，在试验前后对每组试样都进行机械筛分，确定颗粒破碎量化指标，并计算出试样的破碎参数，分析颗粒级配对于颗粒破碎的影响;为了量化颗粒的破碎程度，引入相对破碎的概念，表达式如下:式中 Bt一总破碎，试验前、后颗粒分析级配曲线与粒径D竖线三条线所包围的面积;Bp一破碎势，试验前颗粒分析级配曲线与粒径D竖线所围的面积。
土石粗粒料的强度和变形特性的试验研究
第 24 卷
第3期
谢婉丽等. 土石粗粒料的强度和变形特性的试验研究
• 431 •
性模型[1]等， 试验大都是采用常围压( σ 3 =常数)的三 轴试验方法进行，使得试验确定的应力–应变关系 计算结果与实际工程的应力、变形相差较大。例如， 阿瓜米尔帕砂砾石–堆石面板坝施工期原型观测结 果几乎只为有限元计算结果的 30%～40%，采用不 同本构方程计算的应力、应变结果也不相同 。这 样造成有的工程设计过于保守，有的工程设计又过 于危险，甚至造成工程事故，如大坝渗漏、滑坡、 开裂及路面沉陷、桥头跳车、边坡失稳及房屋沉降 等。由此表明现有的强度公式和本构模型应用在土 石粗粒料上不是太合适，采用常围压( σ 3 =常数)进行 三轴试验确定本构模型参数不符合工程实际。试验 研究表明
2
试验方法
本文的试验工作是在大型三轴压缩仪上完成
的，仪器型号为 T–30–3.0，三轴仪由轴向加载系 统、数据采集和处理系统、周围压力控制系统、体 应变和反压力系统所组成。轴向荷载由油压千斤顶 施加，最大出力为 2 500 kN；试验围压由气水压力
表1 Table 1
材料 600～400 原样 试样 14.5 – 400～200 26.5 – 200～100 13 – 100～60 11 – 60～40 5 18 40～20 10 29
图11主应力空间屈服轨迹fig11yieldtrajectoryprincipalstressspace332粗粒料的弹塑性增量本构模型塑性增量理论12假定土的总应变增量ij分为由可恢复的弹性应变增量和不可恢复的塑性应变增量ijijij10根据塑性增量理论可得klijklijepijkl为弹塑性模量张量即弹塑性刚度矩阵其表达式为cdpqcdpqmnmnklijklrsijklijklep12式12中对于硬化材料采用相关联流动法12用屈服函数对称13cdpqijmnrsijklep14将式913代入式14就可得到弹塑性刚度矩阵epijkl可以直接应用于有限元分析中
粗粒土击实试验研究
２
４
６
最 佳 含 水
鬣 ： 中 下 上 中 下 （ ） ％
』』 重 型 击 实 结 果 冬２
实 验 含 水 量 （ ） ｄ ４１ ４ ６２ ６５ ４８ ８３ ６８ ４９ ％ ． － ． ． ． ． ．
０ 引 言
低 。多位 学者 在室 内对 不 同级配 粗粒 土进 行 了重 型 击 实和振 动击 实 的对 比试验 ，考 察两 种成 型条 件 下
的基 本力 学特 性 ，发现 振动 工艺 可 以使粗 集料 合 理
新 疆有 着广 阔 的 山涧 河 滩 、戈壁 ．这 些地 方 有 着 丰 富的砂 砾石 。特别是 在 戈壁 ，人 烟稀 少 ．地 域
含土 量 （ ％） ｌ３ ＿ ５１ ． １． ０３ １ ５ ２． １ １
击 实方 法 ，最佳 含土 量是不 一样 的 。但 这个 值不 是
固定值 ，而是一 个范 围 。 从 强 度 形 成机 理 来 看 ， １０ 的砂 砾 石 混 合 料 ０％
是 按嵌挤 原则 形成 强度 。由于砂 砾颗 粒 中间缺 乏 必 要 的细 黏 结 料 ，黏 结 力 几 乎 没 有 ．在 压 力 的 作 用
２． ４２
中黏土含 量 达到一 定值 后 ，黏 土 的掺 入填 充 了 细小 砂 砾石 颗粒 间 的孔 隙 ，并起 到一 定 的黏结 作 用 ，使
２． ４０ ２． ３８
—
２ ３６
混 合料 颗粒 之 间紧密结 合 ，以密实原 则形 成 整体 来 抵 抗变形 。但 如果 黏土 过多 ，黏粒逐 渐将 砂砾 石 颗 粒分 开 ，主导 强度 的将 是黏 土 ，导致 强度 降低 ，因
Ｈ ｈａ Ｅｇ ｅｒ 道路工程 ｉｗｙ ｎｉｅｎ ｇ ｎ ｉ ｇ
粗粒土颗粒破碎特性研究
粗粒土颗粒破碎特性研究摘要：粗粒土具有压实性好、填筑密度大、沉陷变形小、透水性强以及抗剪强度高等优点，在工程中应用广泛，如用于土石坝、道路、港口、机场、房屋地基等工程中。
本文阐述了土体的本构关系和粗粒土发生颗粒破碎过程，总结了各种度量颗粒破碎的参数，以及颗粒破碎与土体之间的相互影响，并介绍了运用不同参数建立的考虑颗粒破碎的粗粒土的本构模型。
关键词：粗粒土；颗粒破碎；度量指标；1引言粗粒土是指粒径在0.1mm~60mm范围内的颗粒含量（质量比）大于50%的土石混合料。
屈智炯[1]按土体中的细粒含量，将粗粒土分为无粘性粗粒土、少粘性粗粒土、粘性粗粒土，均能用于土石坝工程中。
粗粒土由风化的岩石颗粒组成，并根据组成土体的岩石颗粒大小来区分，由于风化作用，土颗粒本身含有微裂缝。
土颗粒在荷载作用下产生弹性变形，随着荷载增大，颗粒内部的微裂缝开始扩展，土颗粒产生塑性变形，最后扩展的裂缝贯穿整个颗粒发生颗粒破碎。
土的本构关系十分复杂，除受时间因素影响外，还受温度、湿度等因素影响颗粒破碎影响土体的本构关系，如颗粒破碎使粗粒土的颗粒粒径、级配曲线、密实程度发生变化，影响其应力应变行为。
同时颗粒破碎对粗粒土的物理性质有显著影响，目前国内外许多学者已经对颗粒破碎进行了大量研究。
2.颗粒破碎的度量指标颗粒破碎现象复杂，具有极大的随机性和不确定性，因此大部分的度量指标都是基于统计学对于颗粒破碎程度的整体描述。
Hardin[2]将级配曲线与0.074mm线围成的面积定义为土体的破碎势Bp，将土体试验前后破碎势的变化值定义为整体破碎参量Bt，即土体试验前后级配曲线所围成的面积。
Nakata[3]提出破碎参量Bf，等于与土体试验前级配曲线最小粒径对应的试验后级配曲线的百分含量1%。
Lee[4]提出把试验前后土体级配曲线颗粒含量为15%的颗粒粒径的比值作为破碎参量，即D15试前/D15试后。
Mcdowell[5]根据颗粒破碎之后具有自相似特性，基于分形理论建立了几何模型描述颗粒的破坏拉应力，根据最小颗粒的破坏拉应力和当前荷载计算土体的颗粒破碎程度。
粗粒土路基振动压实效果试验及分析
机为 ３ ２ ￣４ ０ Ｈｚ 。
关键 词 ： 粗粒 土路 基 ； 振 动压路 机 ； 松铺 厚度 中 图分类 号 ： Ｕ４ １ ６ ． １ 文献标 识 码 ： Ａ 文章 编号 ： ｌ ０ Ｏ ４ —５ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ １ 一Ｏ １ ７ ７ —０ ４
ｌ 概 述
随着我国公路建设 的快速发展 ， 粗粒土作为一种路 堤材料被越来越广泛地应用于工程实践中， 但是 当前的 规范对于粗粒土作为路堤填料时 的压实工艺 的规定 比 较笼统， 导致压路机压实效果不好控制 。如果压实度不 够， 高速公路投入运营之后， 可能导致路面产生沉陷、 车 辙、 裂缝 和水毁 ， 甚 至可 能使 整个路 面发 生剪 切破 坏 。 振动压路机 因为低成本、 高效率和明显的压实效果 等优势 ， 在公路建设 中得到了广泛的应用［ １ ］ 。但大部分 学 者对 于振 动压 实效 果 的研究仍 采用 室 内试验 的方法 ， 如赵明华等采用平板振动器对 填石料分层进行 了振动 压实， 利用水准仪测量沉降， 并利用动土压力盒观测填 石层 内的压力变化 ， 发现振动压实遍数对于填石层的密 实度有重要影响＿ ２ ； 胡立群等发 明了通过调整静压力、 振动频率 和激振力改变压实功的室内振动压实机 ， 并通 过室 内试 验 证 明 ： 利 用 振 动 法 压 实 水 泥 稳 定 碎 石 过 程 时， 粗集料破碎现象 明显减 少［ ３ ； 刘本学等提 出了一种 新的仿冲击振动压实机械 ， 建立了该机械与土壤相互作 用 的动力 学模 型 ， 并推 导 了机器 起 跳 频 率 的 表达 式 ， 建
颗粒级配对粗粒土强度和变形特性的影响
颗粒级配对粗粒土强度和变形特性的影响陈爱军【摘要】对掺加不同比例碎石的粗粒土进行了大型三轴试验,得到了颗粒级配对粗粒土强度和变形特性的影响规律.在素土中掺加不同比例的碎石可以明显改善土体的颗粒级配组成;素土和改良土的应力应变关系表现为加工硬化型,随着粗粒含量的增加,同一轴向应变对应的偏应力增大,围压增加也会导致偏应力增大;偏应力与轴向应变表现为明显的双曲线关系,初始切线模量和极限应力随着P5含量和围压σ3的增加而增大;P5含量的增加有助于提高土样内摩擦角ψ和黏聚力C,而含泥量增加会导致内摩擦角ψ和黏聚力C减小;低围压时粗粒含量较多的土样表现出明显的剪胀,较高围压时产生的体积应变较大;径向应变ε3与轴向应变ε1表现为明显的抛物线关系,通过改进的邓肯一张的E-v模型得到初始泊松比μi受围压和颗粒级配的双重影响.【期刊名称】《湖南工程学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(027)003【总页数】8页(P75-82)【关键词】级配;粗粒土;大型三轴试验;变形和强度特性【作者】陈爱军【作者单位】湖南工程学院建筑工程学院,湘潭411104【正文语种】中文【中图分类】TU411粗粒土泛指颗粒粒径变化较大，由块石、碎砾石、砂粉粒和黏粒等颗粒组成的混合土.从20世纪80年代以来，在工程建设中，粗粒土由于具有易压实、透水性强、抗剪强度高、密度大、沉降小和承载力强等特点而被广泛应用，国内外对粗粒土的研究主要集中在土石坝堆石料应力应变关系、强度变形特性和高围压的颗粒破碎特性[1-7]，针对作为铁路和公路路基填料的粗粒土的研究较少[8-12].堆石料的粒径相对较大、细料含量少且处于高应力环境，而作为路基填料的粗粒土粒径较小、细料含量多且承受应力较小，因此它们的应力应变特性也有所区别.根据郭庆国的研究成果[8]，粗粒土的颗粒级配组成是决定抗剪强度特性的主要因素，因此，针对铁路及公路路基填料粗粒土，开展颗粒级配组成对粗粒土的强度及变形特性研究具有较强的工程实践意义.在对粗粒土工程特性的研究中，郭庆国[8]通过大量试验研究结果发现粗粒土的各项工程特性指标首先取决于粗、细料各占的百分数，当粗料含量≤30%时,各项工程特性指标主要取决于细料，当30%≤粗料含量≤70%时,工程特性指标同时具有两种土的性质，当粗料含量≥70%时，粗粒土的工程特性指标主要取决于粗料.饶锡保[13]认为P5含量与土料的击实特性、渗透性及强度特性都有一定的相关性，P5含量与强度参数关系密切；凌华[14]研究了颗粒级配和颗粒破碎对堆石料动静力特性的影响，发现当细颗粒含量在30%以内时,堆石料的强度指标和变形参数随细颗粒含量的增加而提高；陈志波[15]采用中三轴和大三轴仪对宽级配砾质土的强度、应力应变和邓肯-张模型参数进行了试验研究，指出掺砾量和干密度对砾质土的强度和变形特性有较大影响；李振[16]利用直剪试验研究了两种粗粒土的细粒含量和干密度分别对其抗剪强度参数的影响以及抗剪强度参数变化规律.综上所述，粗粒土的颗粒级配组成对工程特性有显著影响，虽然已有研究成果初步探讨了掺砾量和细粒含量对粗粒土抗剪强度的影响，但对低应力环境下的路基填料粗粒土仍有待于更深入的研究.本文针对某种高速铁路路基不良填料及四种掺加不同碎石得到的改良粗粒土，进行大型三轴试验研究，初步得到了颗粒级配组成对粗粒土强度和变形特性的影响规律.试验土料分素土和改良土，素土呈棕黄色，散粒状，无明显黏结.根据素土的颗粒组成和《铁路路基设计规范》(TB10001-2005)[17]的规定，这种土为粉砂，属于C组不良填料.我国《高速铁路设计规范(试行)》(TB 10020-2009)规定：当选用C 组填料时，应根据填料性质进行改良.本试验采用物理改良的方法，在素土中分别掺入20%、40%、60%和80%的粒径介于5～40 mm的碎石,经掺配得到改良土1、改良土2、改良土3和改良土4，素土、掺配碎石及改良土的土性和级配参数见表1、表2和图1所示.表1～表2说明，素土的塑性指数大于10且含泥量(小于0.1 mm颗粒含量)[8]高达21.28%，掺入碎石后的改良土应具有部分黏性；随着碎石掺量的增加，土料的不均匀系数Cu明显提高有助于改善素土的级配组成，改良土4的Cu和Cc分别比改良土3的减小和增大.依据表2数据和文[17]可以判定改良土2～改良土4都为砾类土，属于B组填料，可以用作高速铁路基填料并符合压实性能要求.从图1可以发现，素土掺入不同比例的碎石后，级配曲线中段部分明显下移，但5～1 mm段曲线比较平坦，这与文[8]的研究成果是相符的.本文采用SZ30-4大型三轴仪进行固结排水剪切试验(CD试验)，试样尺寸Φ300×600，土样颗粒最大粒径为60 mm，压实度控制为95%.先按预计含水量和碎石含量配制混合料，然后根据要求干密度分6次称料倒入安装在压力室底座上的钢模内(橡皮膜套在钢模内壁)，每层土料刮平后击实厚度控制在10 cm左右.制样完成后进行抽气饱和,即在真空泵作用下，连续抽气使试样内部保持-90 kPa 1 h，随后打开进水阀门让土样由下而上开始饱和，直到试样上部出水，持续20 min，停止抽气，然后改用水头饱和法进行饱和，直至孔隙压力系数B大于等于0.95为止.固结方法为各向等压固结，作为路基填料的法向应力通常较低[9]，因此采用较低固结围压，分别为100 kPa、200 kPa、300 kPa和400 kPa，固结过程中可以根据试样的排水量获得试样的体积变化，在固结过程中当孔隙水压力uw消散至小于0.02σ3时即认为固结完成.固结完成后马上施加轴向压力进行剪切，为有利于孔隙水压力的消散，且根据以往经验确定剪切速率为0.5 mm/min.关于破坏标准的确定，若应力应变曲线出现峰值，则峰值主应力差为破坏标准；若应力应变曲线未出现峰值，则以轴向应变15%对应的主应力差为破坏标准.土样在100 kPa、200 kPa、300 kPa、400 kPa围压的主应力差(σ1-σ3)与轴向应变ε1的曲线如图2所示.图2显示，不同土料在四种围压下的应力应变关系存在一致性，即轴向应变ε1随着主应力差值(σ1-σ3)的增加而增大，应力应变关系表现为加工硬化型，没有明显的应力峰值，呈现出塑性破坏的特征；而且，随着P5含量的增加，相同ε1对应的主应力差是提高的，说明P5含量增加有利于提高粗粒土强度；围压增大时，同一轴向应变对应的主应力差也明显增加.同时，应用邓肯-张双曲线模型拟合应力应变关系相关性较好，邓肯-张双曲线模型较适合描述加工硬化型的应力应变关系[13].采用邓肯-张双曲线模型的公式(1)拟合主应力差与轴向应变的关系曲线，式中a为初始切线模量Ei的倒数，b是极限应力差(σ1-σ3)lim的倒数，因此根据a和b可以计算各种土样在不同围压下的Ei和(σ1-σ3)lim，根据Ei和(σ1-σ3)lim与P5的关系绘制图3.=a+bε1图3表明，初始切线模量Ei与P5含量线性相关性较好，在相同围压时Ei随着P5含量的增加而增大，在相同P5含量时围压升高会导致Ei增大，说明P5含量越多导致土样刚度越大并提高土体的抗变形能力.极限应力差(σ1-σ3)lim与P5的关系也表现出同样的性质，只是在P5达到70%以后(σ1-σ3)lim趋于稳定，掺加过多粗粒含量对于提高土的承载能力不是很明显.关于粗粒土强度参数取值有两种观点：一是认为只考虑内摩擦角φ的影响，φ采用arcsin计算，黏结力C的影响可以忽略[6 ]；另一种观点是对于具有一定黏性的粗粒土必须考虑黏结力的影响[19].笔者认为针对本研究的试验土样考虑黏结力的影响是合理的，因为素土的含泥量较大，改良土也具有一定的黏性.强度包线采用直线拟合，试样的应力摩尔圆和强度包线如图4所示.从图4可以发现，含较多细粒的素土及改良土1和改良土2直线拟合较好，改良土3和改良土4由于含粗粒较多而导致直线拟合较差.具有黏性的粗粒土的抗剪强度分为黏聚分量、剪胀分量和摩擦分量[18]，黏聚分量在极小的应力下就发挥到最大后并不再上升或有些降低，摩擦分量与正应力成正比，剪胀分量只有在粗粒含量多低围压下作用明显，剪胀提供的强度分量在围压较大时迅速降低导致强度包线弯曲，因此改良土3和改良土4的强度包线呈现曲线特征.抗剪强度参数黏聚力C及内摩擦角φ与颗粒级配的关系如图5所示.图5表明随着粗粒含量的增加，土样的抗剪强度参数都是增大的.内摩擦角φ随粗颗粒含量增加而线性增大，这与李远耀[19]通过大量统计得到的结果是相同的；黏聚力C只有在P5含量超过30%才增加较明显，P5含量达到60%以后黏聚力的增加较少.同时，随着土中含泥量的增加,抗剪强度参数都是减小的,但是减小的规律也不一样,内摩擦角φ是随含泥量增加呈线性减小,黏聚力C在含泥量从13%～17%之间减小较明显.在偏应力作用下，粗粒土的内摩擦角主要是由粗颗粒之间的相互摩擦来提供，因此粗颗粒含量越多则摩擦角越大，含泥量越多则内摩擦角越小.黏聚力主要包括两部分[14]，一部分是细粒粒间吸引力，另一部分是粗粒之间的咬合力，当粗颗粒含量较少时，粗颗粒被细粒所包围，黏聚力以粒间吸引力为主，而粒间吸引力主要与细粒土的含水量、矿物成分和塑性指数有关，因此粗粒含量的增加对黏聚力影响不大；当粗粒含量增加到30%以上，细粒土不能完全填充粗颗粒之间的空隙而使得粗颗粒直接接触，此时黏聚力以粗粒之间的咬合力为主，粗粒含量越多则咬合力越大，但当粗颗粒增加到55%～60%以上后，土中大部分是粗颗粒，咬合力趋于平衡，黏聚力不再随着粗粒含量的增加而显著增大.含泥量对黏聚力的影响机理类似，当土中粗粒含量较多时含泥量的增加对咬合力的影响不大，只有当含泥量增加到10%～15%以上，细粒含量超过50%，造成粗颗粒之间不能直接接触，含泥量增加导致咬合力急剧降低，但当土中细颗粒较多把粗颗粒隔开时，土中黏聚力以粒间吸引力为主，含泥量的增加对黏聚力的影响不明显.试样的体积应变εv与轴向应变ε1关系如图6所示.图6表明，素土在各种围压下体积应变都随着轴向应变的增加而增大的，即素土的体积变形具有典型的剪缩特性，这是由于素土的颗粒组成以细粒为主导致的.围压100 kPa和400 kPa的径向应变ε3(以增大为正)与轴向应变ε1的关系如图7所示.当围压为100 kPa时，改良土1和改良土2没有明显的剪胀，而改良土3和改良土4表现为先剪缩后剪胀的特点，尤其是改良土4的剪胀性最显著，低围压时，改良土3和改良土4以粗颗粒为主，土中孔隙较多，随着偏应力的增大，细颗粒先填充土中孔隙导致剪缩，偏应力再增大时，由于围压小使得相邻颗粒容易彼此翻越而产生剪胀[1，9].随着围压升高(200 kPa～300 kPa)，体积应变随着轴向应变的增加而增大，改良土4和改良土3的体积应变达到峰值后减小，改良土1和改良土2的体积应变一直随着轴向应变的增加而增加或趋于稳定，说明偏应力增大使体积压缩到一定程度后粗颗粒含量较多更容易导致相邻颗粒彼此翻越.围压增加到400 kPa时，改良土的体缩特征明显，而且改良土4的体积收缩最大.改良土4的粗颗粒含量最多，粗颗粒以棱角分明的碎石为主，碎石在较大的偏应力作用下容易崩角破碎，所以在较高应力环境下粗粒土较容易产生较大变形而对工程结构带来潜在的隐患.改良土2和改良土1的体积应变都比素土的小，说明掺加适量的粗颗粒在较高应力环境下有利于改善土体的变形性能.从图7(a)可以明显发现ε3/ε1与ε3不存在线性关系，即径向应变ε3与轴向应变ε1的关系不符合邓肯-张E-ν模型的双曲线假定；仔细分析图7(b)的曲线，采用折线关系[10]处理ε3～ε1不太合理，而ε3与ε1的抛物线关系非常明显，相关性较好，因此可以采用式(2)修正邓肯-张E-ν模型并求出切线泊松比μt用式(3)表示.μt==2Dε1+T式中：D和T为试验参数，T等于初始泊松比μi.表3列出了围压分别为100 kPa和400 kPa时五种土样所对应的D和T的拟合值，可见D、T与试验围压σ3和土样颗粒级配有关，400 kPa围压的μi值要比100 kPa围压的μi值小，说明围压增大会抑制试样的横向变形；除素土外，400 kPa围压的μi值随着粗粒含量增加而减小，100 kPa围压的μi值都随粗粒含量增加而增大，粗粒含量对初始泊松比的作用受围压大小影响，围压较大时粗颗粒可以抑制横向变形，围压小时粗粒含量越多反而会导致横向变形愈大.本文采用大型三轴试验对素土及掺加不同比例碎石的改良土的强度和变形特性进行了试验研究，得到以下结论：(1)以细粒含量为主的素土经掺加不同比例的碎石可以明显改善土体的颗粒级配组成，不均匀系数Cu明显提高，但掺加过多的碎石对改善颗粒级配不利.(2)素土和改良土的应力应变关系表现为加工硬化型，没有明显峰值应力；随着粗粒含量增加，同一轴向应变对应的主应力差增大；围压增加也会导致主应力差增大；主应力差与轴向应变表现为双曲线关系，初始切线模量Ei和极限应力(σ1-σ3)lim随着P5含量和围压σ3的增加而增大；(3)随着P5含量的增加，土样内摩擦角φ线性增加， P5含量在30%～60%范围时黏聚力c增大明显；随着含泥量的增加,内摩擦角φ呈线性减小,黏聚力c在含泥量从13%～17%之间减小较明显；(4)围压较低时,颗粒级配是影响体积变形性能的主要因素，粗粒含量较多的土样表现出先剪缩后剪胀的特点，粗粒含量少的土样表现为体积收缩；围压较高时，随着轴向应变增大体积收缩增加，且掺碎石越多产生的体积应变越大；ε3～ε1具有明显的抛物线关系，通过改进的邓肯-张E-ν模型得到的初始泊松比μi受围压和颗粒级配的双重影响，围压是影响μi的主要因素；(5)根据颗粒级配对粗粒土强度变形特性的影响规律，在细粒土中掺入适当粗颗粒(碎石)可以改善颗粒级配组成和强度变形特性，掺加过多的粗颗粒容易产生过大的体积变形和不经济性.【相关文献】[1] 刘萌成,高玉峰,刘汉龙.堆石料剪胀特性大型三轴试验研究[J].岩土工程学报,2008,30(2):205O211.[2] Marsal R J. Large Scale Testing of Rockfill Materials[J]. Jounal of Soils Mechanics and Foundation Engineering Division. ASCE, 1967, 93 (S2):27-43.[3] Charles J A,Watts K S. The Influence of Confining Pressure on the Shear Strength of Compacted Rockfill[J]. Geotechni que, 1980, 30(4): 353-367.[4] 张兵,高玉峰,毛金生,等.堆石料强度和变形性质的大型三轴试验及模型对比研究[J].防灾减灾工程学报,2008,28(1):122-126.[5] 司洪洋.论无黏性砂砾石与堆石的力学性质[J].岩土工程学报,1990,12(6)：32-41.[6] 秦红玉，刘汉龙，高玉峰，等.粗粒料强度和变形的大型三轴试验研究[J].岩土力学,2004,25(10)：1575-1580.[7] 史江伟,朱俊高,王平,等.一个粗粒土的非线性弹性模型.河海大学学报,2011,39(2)：154-160.[8] 郭庆国.粗粒土的工程特性及应用[M].郑州：黄河水利出版社,1998.[9] Indraratna B, Ionescu D, Christie H D. Shear Behavior of Railway Ballast Based on Large-scale Triaxial Tests[J]. Journal of Geotechnical and Geoenviromental Engineering, 1998, 124(5): 439-448.[10] 张启岳,司洪洋.粗颗粒土大型三轴压缩试验的强度与应力——应变特性[J].水利学报,1982,(9)：22-31.[11] 禇福永,朱俊高,王观琪,等.粗粒土变形与强度特性大三轴试验研究[J].山东农业大学学报,2011,42(4):572-578.[12] 张嘎,张建民.粗颗粒土的应力应变特性及其数学描述研究[J].岩土力学,2004,25(10):1587-1591.[13] 饶锡保,何晓民,刘鸣.粗粒含量对砾质土工程性质影响的研究[J].长江科学院院报,1999,16(1):21-25.[14] 凌华,傅华,韩华强,等.颗粒破碎对堆石料静动力特性影响的试验研究[J].水利与建筑工程学报,2010,8(4):44-47.[15] 陈志波,朱俊高.宽级配砾质土三轴试验研究[J].河海大学学报,2010,38(6):704-710.[16] 李振，邢义川.干密度和细粒含量对砂卵石及碎石抗剪强度的影响[J].岩土力学,2006,27(12):2255-2260.[17] 中华人民共和国铁道部.TB10001-2005《铁路路基设计规范》[S].北京:人民铁道出版社,2005.[18] 谢定义，姚仰平，党发宁.高等土力学[M].北京:高等教育出版社,2008.[19] 李远耀，殷坤龙，柴波，等.三峡库区滑带土抗剪强度参数的统计规律研究[J].岩土力学,2008,29(5):1420-1429.。
粗粒土路基振动压实效果试验及分析
＊ 收稿日期：２０１２－０４－２０ 修回日期：２０１２－０５－１８ 作 者 简 介 ：林 绍 凑 （１９６８－），男 （汉 族 ），福 建 古 田 人 ，高 级 工 程 师 、国 家 注 册 土 木 工 程 师 （岩 土 ），现 从 事 岩 土 工 程 生 产 、科 研 和 管 理 工 作 。
１７ ８ 西 部 探 矿 工 程 ２０１３ 年 第 １ 期
２０１３ 年 第 １ 期 西 部 探 矿 工 程 １ ７７
·隧道与建设工程·
粗粒土路基振动压实效果试验及分析
林 绍 凑 ＊１，２
（１．福建省闽东南地质大队，福建 泉州 ３６２０２１；２．福建省泉州工程勘察院，福建 泉州 ３６２０２１）
图 １ 土 颗 粒 被 压 实 前 后 排 列 状 态 示 意 图
２．２ 仪 器 埋 设 某高速公路的填筑材料中含有碎石和砂砾石等粗
粒料，为了准确得到振 动 压 实 效 果，以 保 证 公 路 长 期 安 全地运营，各选取二段、每段 ５０ｍ 的试验段作为 压 实 效 果的研究对 象。 试 验 段 路 面 宽 度 ２３ｍ，坡 比 １∶１．５。
因为不能很好地模拟公路施工现场的振动压实特 性 ，所 以 在 室 内 进 行 振 动 压 实 效 果 试 验 的 研 究 方 法 具 有 局 限 性 。 针 对 上 述 局 限 性 ，本 文 在 粗 粒 土 路 基 振 动 压 实
探讨公路路基施工的压实控制
文献标识码 ： Ｃ
文章编号 ： １ ０ ０ ８— ３ ３ ８ ３ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０— ０ ０ ６ ２— ０ １ 这样 可以使路堤边缘 的死角被 充分的铺摊到 位。在对 每层 填土摊铺好后 ， 可以使用全站 仪将 中桩 、 边桩 确定 出来 。推 土机及路肩 的初步压实操作应该保持同步 ， 以防路肩压实时 产生 滑坡 问题 。在机械整平的基 础上 ， 对于摊铺机没有摊铺 整平 到位 的地方 ， 可以用人 工的方式进行整平处理 。 二是确保整平方法 的合 理性 。一般 采用车推法进 行整 平。每卸下一车料 ， 首 先用机械推 平 ， 再进 行人工 的方 式进 行找平 。从具体操作来看 ， 先将第 一车石料 卸下来 ， 再 用推 土机起铲推平 ， 然后 ， 再将 第二车 料进行推平 铺摊处理 。这 就需要推 土机机手具有较高的水平 ， 也会耗费较多 的机械及 燃油量。在施工过程 中， 还应该做 好专业人 员的配备 ， 一台 推土机 ２— ４人 ， 以确保超 大粒径碎石得到有效地破碎、 清除 及 整平 处 理 。 三是做好碾压速度控制。为了确保碾压质量 ， 可 以最大 可能地控制碾压速度 ， 提高碾 压工作效率 ， 从而将碾 压遍数 控制到最少 的程 度。在 初压 时 ， 保 持碾 压 的速 度为 １ ． ５— ２ ． ０ ｋ ｍ ／ ｈ ， 复压的速度 为 ４— ５ ｋ ｍ／ ｈ ， 最后确 保终压速 度为 ２ ． ５～ ３ ． ５ ｋ ｍ ／ ｈ 。 如果碾 压速度过 快 ， 会导致摊铺 、 压实 质量 受到影 响 ， 只能通过压实遍数 的方式来增加密实度 。在对路 基进 行 施 工 时 ， 应该采 用合适 的碾压方式 ， 以快 速 提 升 压 实 度及平整度 。在对碎石稳定 土进行碾压时 ， 因为土基中含有 碎石 ， 应该采用紧跟 慢压 、 高频低辐 的方式。如果在进 行碾 压过后 ， 达到了密 实度 及平整 度的要求 ， 则应该遵循先 低后 高的原则 。因为压实是最后 一道工序 ， 为确 保路基质量 ， 以 确保路基 的力学原理及功能特性与质量要求相符合。
铁路路基粗粒土填料压缩变形特性试验研究骆永春
路基填料，做了大量的室内压缩变形特性试验以及分析研究，得出粗粒土的压缩变形特性在不同因素
下的影响规律。研究结果表明： 提高压实系数，可获得良好的压实效果； 增加加载次数可显著增强路
基的稳定性，降低路基的变形； 为了减小水对路基压缩变形特性的影响，铁路路基应有良好的表面防
止雨水入渗、完善的周围排水系统，并重视防洪工作。
本文通过兰新铁路第二双线路基试验段工程填料 进行室内颗粒分析、重型击实以及压缩等试验，探究 粗粒土含水率和压实系数对其填料压缩变形特性的影 响规律，并得出相应的结果，为粗粒土在高标准铁路 路基工程中的实际应用提供依据。
1 试验概况 （ 1） 试验内容： 包括粗粒土填料室内颗粒分析
试验、重型击实试验和压缩等试验。 （ 2） 试验原料： 试验所用的粗粒土样取自兰新
对粗粒土压缩变形特性的研究主要集中在两个方 面： 一是通过室内大型压缩试验研究粗粒土的压缩变 形机理和规律； 另一方面也可通过振动压实试验研究 其压缩变形特性。郭庆国在其专著 《粗粒土的工程特 性及应用》 中详细论述了不同压实方法、不同压实 功、不同含水率、不同粗料含量下的压实特性； 冯忠 居等［1］ （ 2004） 通过改变室内击实试验的击实参数， 对影响粗粒土压缩变形特性的相关因素进行分析，针 对粗粒土中粗粒含量的变化提出了定量与定性相结合 的方法 评 价 路 基 的 压 实 质 量。刘 丽 萍 等［2］ （ 2006 ）
铁路第二双线新 疆 段 DK1344 + 200 和 DK1516 + 500 试验工点取土场。填料为砾类土。
2 试验结果分析 2. 1 颗粒分析
粗粒土的物理力学性质主要决定于颗粒组成的特 性。工程中常用土中各个粒组的相对含量占土粒总质 量的百分数来表示，称为土的颗粒级配。土的颗粒级 配是通过土的颗粒分析得到 的 （ 表 1） 。由表 1 可知： DK1344 + 200 试验工点取土场填料的不均匀系数 Cu
2020年《地下空间与工程学报》总目次
2020年《地下空间与工程学报》总目次第1期・地下空间开发利用・基于系统动力学的地下物流系统对城市发展影响研究基于室内定位的地下商业综合体疏散引导策略研究…小城镇地下综合管廊规划建设与管理.............・理论与试验研究・岩石裂纹扩展诱发的强度弱化模型研究........... 围岩气体渗流解析计算中重要假设的数学证明....岩石动态断裂过程的能量分析...................压桩挤土位移变分模型及理论解答研究........... 圆形盾构隧道水土压力表示与计算半径取值分析•…水压作用含贯穿裂隙类岩石试件力学性能研究....黄土结构屈服损伤与其土水特征的关系............ 基于TSP和PCA-Bayes法的隧道围岩分级........次裂纹几何分布对裂纹岩体破坏机制影响研究....冻融腐蚀后大理岩变形局部化规律研究............ 龙游石窟5号洞室的破坏机理研究................高温热处理共和盆地干热岩力学特性实验研究.....压实膨润土膨胀应变时效性试验及模型研究.......生石灰膨润土泥浆土压盾构渣土改良试验研究……珊瑚砂微生物固化体三轴压缩声发射试验研究.....兰州红砂岩极限承载力深度修正方法试验研究.....扩大头构件受力机理的大比例尺模型试验研究……基坑支护倾斜悬臂桩受力变形特性试验研究......基于离散元方法的锚碇岩-碇接触力学性质研究……基于离心机模型试验的超深基坑受力变形研究.....・设计、施工、监测・长大单洞铁路隧道紧急岀口设置间距确定.......... 岩石群锚杆基础界限间距与群锚效率估算方法•……双锚固段新型锚索锚固机理数值分析及应用......高层建筑地下室上浮变形特征及处置措施研究……序贯高斯模拟在围岩质量预测中的应用............ 含石膏泥灰岩地质特点及隧道工程影响分析......•防灾与环境•基于有限元极限分析的双孔隧道稳定性分析......特大断面公路隧道地震动力响应分析.............. 基于HHT分析隧道围岩结构爆破累积损伤效应……花岗岩巷道岩爆声发射振铃计数波动规律研究.....含盐量和注浆对硫酸盐渍土中SRB还原效率影响…地埋管群全年蓄热取热同步模式下岩土传热特性……有限宽度土体主动土压力的离散元模拟研究.......颗粒级配对残积土MICP灌浆效果的影响评价.....泥石流软基消能排导槽流速与消能特性试验研究……嵌岩桩及较破碎岩石桩基影响系数探讨..........................杨涛，董建军,郭宗逵（1）...................耿康顺，张晓涛（7）高银宝，谭少华,谭大江，陈杰，曾献君（14）.............李晓照，戚承志，邵珠山（26）.................钟巍，田宙，王铁良（35）孙友杰，戚承志,朱华挺，郭云鹏,王玉琪（43）.............高子坤，朱海峰,傅长荣（50）黄大维，冯青松,唐柏赞，涂文博,梁玉雄（5刀••…董振兴，李勇，朱维申，蔡卫兵，徐翔（64）......................褚峰,邵生俊（73）.・吕擎峰，赵本海，潘松杰,霍振升，马博（80）.................李硕,宁宝宽，于群（87）..........孙琦，姚念希,张淑坤，于阳（97）............于超云，张慧慧,唐春安（106）……卢运虎，王世永，陈勉，金衍，杨帅（114）...........................赖小玲（122）...................黄志强，冯东林（128）申春妮，方祥位，姚志华,刘汉龙，黄涛（134）............李凯甜，邓荣贵,周其健（141）.....李永辉，陈陆杰，赵鹤飞,郭院成（149）.........孔德森，张杰，王士权，刘一（160）'张茂础，崔臻，盛谦，马亚丽娜,张善凯（169）..............郭海庆，陶善之，张泉（177）李琦，王明年，于丽，罗欣宇，李敏（187）................刘伟,董天文（194）................袁坤，张玉芳（201）……于贵，李星，舒中文,刘乃康（211）.........成涛，李晓军,陈建琴（219）..............许崇帮，王华牢（227）•赵明华，侯继超,彭文哲，张锐，赵衡（234）梁波，赵冯兵,任兆丹，张青松,李高歌（243）.....胡刚，费鸿禄，包士杰,杨智广（249）••…张艳博，张行，孙林，姚旭龙，梁鹏（260）...............彭述权，王凡，樊玲（267）••吴晅，周雅慧,路子业，刘卫，侯正芳（274）.............肖昕迪，李明广，吴浩（288）••靳贵晓，张瑾璇，许凯•黄明，邱继业（295）.............刘曙亮，游勇，李小勇（303）王田龙，詹黔花，帅海乐，黄质宏，宋勇（312）第2期•地下空间开发利用•城市CBD地下空间耦合规划方法探索..............................................宋博文，王卫东,谭栋杰（319）基于公共空间建构的地下特色街区开发研究................................................刘皆谊，程元泽（325）中心城区既有地下公共空间活力评价研究..............................................阎波，贾鑫铭,王尽遥（334）多因素耦合的新区综合管廊系统布局方法研究..........................................王俊佳，王成坤.陈郊（345）•理论与试验研究•节理起伏角对非贯通节理岩体力学特性的影响.....泥水平衡盾构中海水泥浆性质试验研究............成浆方式不同盾尾浆液的压缩与强度特性试验.....非饱和砂质黏性紫色土一维渗透特性试验研究.....基于摄影法的红黏土裂隙试验研究................行星式椭圆形顶管机直接切削管片试验研究........长江口软土的次固结特性试验研究及应用........大尺寸富水卵砾石样冻结状态下的力学特性........影响格栅加筋膨胀土拉拔试验的新因素分析.......土拱效应下的挂板式斜插桩板墙模型试验研究......考虑初始应变的成都黏土分数阶导数经验蠕变模型…未穿透覆盖层的自流井渗流模型与解析解..........不排水桩复合地基非线性固结解析解.............砂岩单轴压缩破坏全过程声发射主频特征分析.……加载速率对煤样破坏力学及声发射特征研究........冲击荷载作用下灰岩的能量耗散及损伤演化规律研究花岗岩残积土抗剪强度指标取值影响的研究......巷道开挖面抗剪承载结构形成和蠕变规律研究......横向荷载作用下扩底桩弯曲破坏性状分析..........环向螺栓锈蚀对盾构隧道承载性能的彫响........含裂纹试件双轴压缩裂纹扩展数值模拟研究........基于机器视觉的高铁隧道衬砌裂缝骨架拐点识别••…•设计、施工、监测•••…陈庆芝，张玉石,刘远明，王唯.曹凯（351）杨振兴，孙振川，游永锋，吕乾乾.陈瑞祥（359）.....武亚军，方敬奇，张孟喜.凌宇峰（366）.......李达,汪时机.李贤，毛新.曹挺（373）••熊俊豪，刘宝臣，刘磊，颜荣涛,张炳晖（381）...............袁一翔.庄欠伟，张弛（388）.....秦爱芳.赵忠义.孙德安，林哲鑫（395）胡双平，叶万军.张晓峰，胡智民，李长清（406）.......................万亮，杨和平（412）-屈俊童，段自侠.雷真，字晓雷,屈林河（420）....................任鹏，王鹏，唐印（431）.............王玉林，谢康和，李传勋（439）..........陈宙翔，郭彪，房锐，张文波（445）.............王创业，常新科,杜晓娅（451）.............高保彬，钱亚楠.吕蓬勃（463）..................方正峰，邹飞，唐旭（475）.....李静荣，赵占仑，曾令浓,汤连生（484）彭瑞，欧阳振华,朱建明，赵启峰,刘金海（493）..............................孔娟（502）........殷剑光，金浩，宫全美,周顺华（508）............................米文静（516）.........王睿，漆泰岳,万宇，于海莹（524）基于等摩擦耗能的滚刀多目标优化布局.....基于DTS的土体分布式导热系数测试方法••…不同均质度的粘土劈裂注浆特性及效果分析…基于现场监测统计的隧道围岩压力特征分析…基于两种DIC方法的含孔洞土样变形破坏观测超大直径空心变阶桩沉降算法研究及应用实例基于全息变形监测的隧道支护评估体系研究•••防灾与环境•基于经验方法的铁矿深井围岩岩爆倾向性预测…节理特性对顺层隧道破坏模式及稳定影响分析…冲击载荷下新型炮眼堵塞器的力学特征研究……含滑移界面复合式衬砌隧道地震响应边界元模拟火源高度对隧道烟气温度及质量流量影响研究•乔金丽，孟秋杰.刘建琴，徐源浩,薛桂香（531）..........桑宏伟.张春光，刘洋，张丹（540）.....唐亚周，雷进生.马波.戴康，李申（547）..................梁庆国，房军，贺谱（555）........王学滨，张博闻.董伟.侯文腾（567）••刘豆.耿大新.胡文韬，上官兴,徐长节（577）..........李涛.仇文革,程云建，李斌（583）...............朱永生，李振，梁久正（591）.....何长江，冯君，江南，张俞峰，黄林（599）杨东辉.宁掌玄.赵毅鑫.罗化峰.吕兆恒（608）..................刘中宪，李楠.黄磊（615）.....陶亮亮，周小涵，王浩然，曾艳华（629）第3期•地下空间开发利用•城市地铁与地下物流系统协同运输方式研究.............................陈一村.董建军，尚鹏程,陈志龙.任睿（637）运用空间叙事营造场景的地下空间研究刘皆谊.杨陈婷（647）城市地下空间综合管理关键问题研究.....................................................•理论与试验研究•刘荆，邹亮.羊娅萍（656）卸荷路径下花岗岩变形与破坏特征试验研究•…花岗岩高温疲劳效应研究.................... 水对微波辐射下硬岩劣化效果的影响试验研究…围压影响的盐岩压缩力学特性及非线性本构模型 孙雪，李二兵，韩阳，段建立，濮仕坤（665）..............田振兴，苏培东，孙强（680）•-戴俊,王羽亮，黄斌斌,王苑朴，李慧（691）……张华宾，张顷顷，王来贵,冉莉娜（697）千湿循环作用下硫酸盐渍土强度特性试验研究岩石破坏瞬间压机-岩石系统振荡特性研究…结构物-标准砂界面剪切机理试验研究.....考虑冲刷深度变化的桩基小型振动台试验研究.............马君泽，张卫兵，张笑（704）................董京楠.金衍.陈勉（714）郭聚坤.雷胜友.王瑞.寇海磊.荣文涛（722）黄显彬.侯松，刘晨阳.梅玉娇,郭子红（734）非开挖水平定向钻钻杆全尺寸疲劳试验研究李志杰.曾聪，杨善，董顺（741）基坑双排桩支护的桩间土等效计算模型研究曹净.钱国伟，高越，左怀西（749）含交叉裂隙岩体力学性质数值模拟研究.......混合型缓冲材料水分迁移及干缩开裂规律研究•… 密实砂土中竖向受压PCC 桩端阻力计算方法研究局部周期性应力波作用下地下结构动力响应•…… 冲击荷载下浅埋框架结构上的动载计算分析•…… 理想砂井地基径向弹黏塑性固结分析.........锚杆与围岩共同作用的围岩特性曲线修正分析•…下伏空洞岩石地基极限承载力计算方法研究…•… 运用等效应力法建立压剪型危岩破坏判据的研究 宽级配粗粒土的内部侵蚀试验及其稳定性判别“•设计、施工、监测•..... 张梅丽，梁正召，高敏，武娜（758）刘平.潘东坍,焦大丁，赵亮，杨鸿锐（770） 陈亚东，于艳，陆凡，蔡江东.王旭东（780） ••张裕,刘元雪，高屹，谢凌，谭仪忠（787）刘付威，余沛，张埴铭，高素芹，张伟（796）••-刘忠玉，朱新牧.夏洋洋,张家超（804） ........... 谭鑫.金宇轩,赵明华（812） ........... 雷勇.邓加政，刘一新（820） ................陈洪凯，张金浩（827） ........梁莉，田大浪，宁越，王雄（835）新型煤岩体加固注浆料制备及应用分析.............................................................王晓蕾（844）喷射混凝土力学时空特性在中东抽蓄中的应用 地铁隧道横向变形的激光扫描检测方法及应用 基于激光扫描的盾构隧道断面提取与变形研究 电磁辐射法在某水电站岩爆监测中的工程应用...........................徐全.吴家耀,褚卫江.曹爱武,刘加进（852）..........................................吴昌睿.黄宏伟，邵华（863）..........................................谢雄罐，黄炎.赵铭睿（873）...........................周春华，李云安，尹健民.崔志刚，汪洋（882）埋地平行铁质管线磁异常模拟与探测识别杆式多点位移计监测资料可靠性分析•… 赵丹丹，杜坚，郭智勇，徐伟，刘忠祥（891） ……陈菲.邓建辉，魏进兵.高春玉（897）•防灾与环境•地面出入式盾构隧道施工对周边地层扰动研究•基坑围护结构侧向变形引起的坑外土体变形研究悬挂式止水帷幕基坑降水控制措施研究.......深厚软土地区大型沉井突沉行为分析........单洞双向公路隧道火灾人员疏散救援研究……........高守栋，刘超，张子新，刘海（903） 杨庆光，梁凌川，柳雄，邓方根,杨治飞（915）..................李光明，李明生（921） ……张治成，邓燕羚，郑锋利，王金昌（933）-王星，屈建荣,夏永旭，王蕾，郑云辉（944）第4期•地下空间开发利用•北京市地下空间资源利用地质适宜性评价研究.............................何静,周圆心，郑桂森,王继明，刘予(955)不动产地下空间权利界限确定方法•理论与试验研究•周沛,熊文华(967)膨润土-砂混合物缓冲层热传导性试验研究……软土地区竹节桩复合地基承载特性试验研究……昆明泥炭土工程性质原生各向异性试验研究……湿陷性黄土场地孔内深层超强夯挤密桩试验研究能源地下连续墙温度应力的离心模型试验研究…聚丙烯纤维气泡混合轻质土抗压力学性能研究•钢管后压浆预压托换桩竖向承载力性能分析•………刘平，赵亮，焦大丁.杨鸿锐，潘东明(975)……郦亮,叶俊能，周晔.刘干斌,朱瑶宏(986) ........桂跃，方超，徐其福，缪宁，杨松(993)赵治海，徐张建,燕建龙.盛云鸥.刘学峰(1004) .....李淑勇.夏才初，朱建龙,程晓辉(1012) .......王宗建.孙志城，卢谅，李金博(1021)白苗苗，唐丽云,张淑云，杨更社，申艳军(1030)天津地铁1.2.n管片环间樺式接头抗剪性能分析…单向循环荷载下超固结软黏土的永久变形特性••…钻孔埋入式后压浆管桩水平承载特性研究.......不同包裹角度下GFRP复合桩水平承载特性研究••几种高硬度透明材料与砂土接触面力学特性研究…承台刚度对受荷群桩基础承载性状的影响研究••…海相软土热力学本构模型研究..................考虑下卧弹性基岩的地下结构抗震分析模型.....基于桩土相互作用的嵌岩能源桩传热计算.......基于数据融合的山岭隧道围岩稳定性评价方法••…木寨岭隧道大变形分级标准与支护时机研究.....缓冲材料热-水-力耦合模型试验研究...........裂隙岩体质量三维精细分级S-RMR””方法及可视化•设计、施工、监测•长大双洞公路隧道联络通道间距设置研究........基于损伤预测的粘土围岩深地质处置库碉距分析••基于GA-SVM岩土参数反演的改进PBA工法研究城市市区地下空间暗挖工法适应性研究..........上海运营地铁盾构隧道收敛变形规律研究.......基坑可拆卸双肢BFW活络端现场应用与试验验证•防灾与环境•........张稳军，张琪，张高乐,宋传辉(1040) ..............................孙磊(1048) .....杨之俊，方晴，吕布，梅灿，傅旭东(1056)张建伟，尹海峰,李荣翔，张鹏翔,娄蒙凡(1062) ............邓衍博，陆勇，祁文，姜雨(1069)单华峰.王春凌,夏唐代，卢玉华,陶海冰(1078) .......................刘鹏,黄容聘(1088) ...............杨喻声，禹海涛，袁勇(1096) .............黄庆伟，刘齐建.高文华(1102)••…谢欣，吕波，王利宁，薛亚东.黄宏伟(1108)••王永刚，丁文其，刘志强.王者超，李歲(1116)曹胜飞，刘月妙.谢敬礼，马利科.高玉峰(1123)•-陈庆发，刘恩江，高飞红,尹庭昌，高远(1130)..........王星，任博，王永东,夏永旭(1142)■-梁海安，胡清波，杨婷，刘平辉,刘晓东(1153) ......孙明志.戴文亭，孙思博,曹耀兮(1163) .......................袁贝，陈卫忠(1172) ...............邵华，黄宏伟,王如路(1183) ........张明聚，杨萌，李鹏飞,陈金刚(1192)交通荷载下城市路面塌陷问题的试验研究.....地下水开采引起的地面沉降计算方法及分析……下伏软弱夹层路基堆载对桩基影响及处治方法•隧道中硫化氢有毒气体分级防护体系.........施工环境对膨胀土基坑支护变形影响的模拟分析超大直径泥水盾构施工对相邻单桩位移影响研究松软煤层托顶煤巷道煤柱宽度优化及控制技术•基桩下伏矩形溶洞稳定性分析.....................时刚.王宇魂，武天仪.刘忠玉(1202)……李静伟，许成顺，罗文林,钟紫蓝(1210)董芸秀，冯忠居.冯凯.文军强,何静斌(1219)•-唐协，李世琦，周雄华，王俊，石锦岩(1230)康景文，任新红，刘永红,李可一，王岩(1238) ..........廖晨，刘超，张子新，刘海(1248)陈川，马振乾,官瑞冲，梁旭超,宋文献(1258) ........杨博铭，赵明华，肖尧，赵衡(1265)第5期•地下空间开发利用•杭州萧山钱江世纪城亚运村片区地下空间规划........................................................黄慷(1273)宁波老城区中小学校园操场地下空间利用研究.................................................赵圣洁.牛牧(1286)编制导则与需求导向视角下的地下空间规划探索...............................................刘君,易伟全(1294)省会试点城市综合管廊规划设计与方法探究........................................................崔海婕(13()4)地下空间出让价格评估方法分析与案例探讨........................................................张金娟(1312)•理论与试验研究•酸化前后碳酸盐岩微细观组构及力学性能研究.......粗糙度对土石混合体与结构接触面剪切特性的影响••…沉井基础设置根键及压浆后处理原位试验分析........ 砂性土层大直径浅埋隧道掘进试验及离散元模拟..... 静动载下筋材变化对加筋土挡墙性能影响分析........ 原状与重塑黄土抗拉强度差异性研究...............煤岩本构关系与冲击倾向指标的力学分析...........含黏粒砂土动力特性试验研究....................... PAC改进真空预压法加固软土地基试验研究..........地铁车站一次扣拱暗挖逆作体系模型试验研究.......冻融对固化钻井泥浆强度及重金属浸出量影响.......考虑地层变异的浅基础承载力分析.................. 洞室岩体质量的多维联系云评价模型................ GSI围岩评级系统下围岩新型统计损伤模型..........基于改进Harrh函数的黏土分数阶统计损伤模型..... 锚固围岩流变特性与隧道衬砌压力演化规律研究..... 地应力作用深大竖井受力机理及稳定性研究.........偏压荷载作用下顶管力学响应及其影响因素..........大直径钢管复合桩承载特性研究.................... 三维裂隙网络建模技术修正及其工程应用...........•设计、施工、检测•寒区隧道新型维护型防排水系统研究...............城市新建隧道下穿既有道路影响分区研究...........对两个基坑支护规范有关土钉检测值的探讨..........临时支撑阶段变截面沉管隧道力学响应特征及加固措施-刘厚彬.崔帅.孟英峰.朱达江.李玉飞(1321)陈美婷，赵光思,雪青华.任明辉.沙汝晨(1328) ......何春林.龚成中.潘鹏超.陈东旭(1338) ..............张志华.张谢东.吴飞翔(1345) ..........王家全.侯森磊，唐湮，唐毅(1352)吴旭阳，梁庆国.罗从双，李春清.王丽丽(1362)••…丁鑫，肖晓春.潘一山，吕祥锋，吴迪(1371) ..........宋晓丽，张瑾.张鹏.凌贤长(1383) .....................庞毅玲.胡岱文(1391)康富中.李翔宇.宫剑飞.高文生.杨秀仁(1397) .....程寅，于浩，李钦栋，陈景，李亚非(1405) -张东明.代鎮锋，王慧，黄宏伟,胡群芳(1412) ........汪明武.龙静云，王霄.金菊良(1420) .....................张树光.刘文博(1426) ....................任鹏.王鹏.唐印(1435) ..................邵珠山.吴奎.秦溯(1442) ..............冷希乔，严金秀.韩璃萱(1451) ......童恺旻，杨春山，高振宇，黄雪阳(1459) .....崔允亮，王海峰，王新，魏纲.周锋(1467) .....李冬伟，刘健，陈亮，成功，李炜强(1476)................邓成锋.夏才初，何佳(1484) ...............................易立(1490) ........................郝峰.周瑞国(1498) ......杨春山.魏立新.莫海鸿.陈俊生(15()4)基于主动式纠偏的曲线顶管施工力学特性研究•…深孔注浆条件下地铁施工地层位移预测研究.....综合管廊穿越黄土挖填方场地受力变形状态研究•基于CPTU贯入深度超前滞后效应的数值模拟研究•防灾与环境•......................王永东，胡强.张化川(1511)……….............王鑫.罗富荣.张飞.韩埴(1521)••播•汀••…段旭.董琪.叶万军.门玉明.张昌翌(1529)..............耿功巧，蔡国军，陈妍，刘松玉(1538)地下采场爆破炮孔堵塞效应及长度研究……基于损伤过程耦合的断层空间滞后突水分析…地铁盾构隧道管片接缝复合型密封垫防水研究重点排烟坡度隧道纵向机械补风量研究....人防工程市民认知和掩蔽心理反应研究.....梁瑞.吕亚茹.周文海.邓克飞.何学良(1546) ........陈坤福，吴阳，李帅，冯利军(1555) ......龚国栋，丁超，李宏亮,张稳军(1563) ..............姜学鹏.王正阳.向勇(1569) ......张勣翔.陈力新，张凯，许宏发(1580)。
粗粒土性质试验研究
粗粒土性质试验研究粗粒土是水利工程中常用的筑坝材料，本次试验通过两种不同级配的土料固结试验来研究粗粒土的性质。
标签：粗粒土；颗粒级配；固结试验1 粗粒土定义粗粒土[1][2]是指粒径0.1mm～60mm的颗粒含量（质量比）大于50%的土石混合料。
粗粒土在自然界分布广泛、储量丰富，并具有压实性能好、透水性强、抗剪强度高、地震荷载作用下不易产生液化等优良工程特性，因此在工程建设中得到广泛应用。
如用于建筑高土石坝、高速铁路路基、桥梁墩台、人工筑岛及处理软弱地基的砂石垫层等。
2 粒土级配本次试验采用粗粒料进行试验研究，下面将详细介绍各粗粒料的级配情况。
试验由混合料和堆石料掺合而成。
试样按土料与砾石质量6：4配制，按要求配合后的粗粒料的颗粒级配见表1。
表1 掺和料的级配3 粗粒土侧限固结试验本试验的目的是测定粗粒土变形和压力（或孔隙比与压力）、变形与时间的关系，从而绘出e～p和e～lgp曲线，以便计算土的压缩系数、压缩指数、体积压缩系数等参数。
试样直径500mm，高度300mm，采用击实制样，按要求控制干密度？籽d=2.1g/cm3，试验固结荷重等级分别为：50，100，200，400，800，1600，2400，3200kPa。
4 试验成果分析众所周知，土的压缩性是指土体在压力作用下体积变小的性能。
通过对粗粒料在侧限条件下的固结变形数据整理，得到e～p（见图1）、e～lgp（见图2）和Es～p曲线（见图3）。
图1 土料固结试验e～p曲线压缩系数av是表征土压缩性的重要指标之一。
e～p曲线越陡，av就越大，则土的压缩性越高。
反之，e～p曲线愈平缓，av就愈小，则土的压缩性愈低。
但是，由于e～p曲线不是直线，因此，即使是同一种土，其压缩系数不是一个常量。
其值取决于所取的压力增量及压力增量的起始值的大小。
它随着起始值的增加及压力增量的增加而减小。
该试验中av100-200为0.025MPa-1<0.1MPa-1，所以这种土均属低压缩性土，e～p曲线为一条随着试验荷载p增大斜率依次减小的递减曲线，即随压力的逐渐升高，压缩系数相应降低。
粗粒土直剪试验剪切速率对抗剪强度的影响研究
第40卷第6期2 0 2 0年1 2月中外公路291D O I：10. 14048/j.issn. 1671-2579. 2020. 06. 062粗粒土直剪试验剪切速率对抗剪强度的影响研究雷壮，魏玉峰'李远征，潘远阳(成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川成都610059)摘要：为了分析直剪剪切速率对粗粒土抗剪强度的影响，利用直剪仪开展粗粒土不同剪切速率的剪切试验研究，探讨剪切速率与剪应力一剪切位移曲线变化规律，从颗粒破碎及颗粒重组分析不同剪切速率对粗粒土抗剪强度的影响，最后，分析剪切速率对强度参数及颗粒破碎率的影响及原因。
试验结果表明：在正应力较小时，剪切速率对抗剪强度的影响较小，而正应力较大时，剪切速率对抗剪强度的影响比较大，主要表现为剪切速率越大，抗剪强度减小的幅度越大，内摩擦角越小，黏聚力越大；产生这种现象的原因是剪切速率越小，直剪试验输人能量越大，且剪切时间长，粗粒土颗粒有足够的时间发生颗粒破碎和颗粒重组来耗散能量.使有效应力接触点增多，从而导致抗剪强度较大。
关键词：直剪试验；剪切速率；抗剪强度；强度参数；颗粒破碎率抗剪强度是工程中粗粒土利用和评价的主要力学指标之一。
近年来，国内外众多学者在粗粒土的抗剪强度、变形影响、渗流性能、应力应变等方面取得了丰富的研究成果。
在剪切速率对粗粒土强度指标的影响 方面也开展过一些研究：周杰等通过对砂土研究，指出 当法向应力较小时，剪切速率基本不会影响标准砂的抗剪强度；当法向应力较高时，不能忽略剪切速率对砂 土抗剪强度特性的影响，且法向应力越大，剪切速率对 其抗剪强度的影响越明显；杨俊等通过对砂土研究得出剪切速率较大时，试样剪切破坏的时间相应较短，在 相同的垂直荷载下较剪切速率小的产生固结时间少，孔隙比减少会较小，同时使内摩擦角减小，黏聚力增 大;徐肖峰等对相同剪切速率下粗粒土的强度和变形特性进行试验研究，发现当剪切速率较小时，粗粒土强 度理论公式拟合相关系数比较理想，随剪切速率的增 加，内摩擦角有减小的趋势。
211167876_粗粒土击实试验中试样制备问题探讨
价值工程0引言粗粒土具有分布广、压实效果好、抗剪强度高等工程特性，是良好的填方材料，在水利、公路等工程项目中应用广泛。
在工程实践中，粗粒土的击实试验应用广泛，土体在击实作用下，干密度增大，渗透性和压缩性降低，抗剪强度增大，在一定程度上改善了土体的工程性质。
室内击实试验可以测定干密度和含水率的变化关系，确定最大干密度和最优含水率，为工程设计和现场施工提供技术参数。
《土工试验方法标准》（GB/T50123-2019）要求在试样制备时，一组试验不少于5个试样，应按细粒的塑限估计最优含水率，各试样依次相差2%左右，其中2个大于最优含水率，2个小于最优含水率[1]。
室内试验时，当含水率和干密度的关系曲线不能找出峰值点时，应进行补点，而室内试验土样数量有限，重复用土对试验结果有影响，补点会延长试验时间，增加试验成本。
通过查阅文献发现，目前对室内击实试验的研究主要集中在研究某类土的击实特性、级配尤其是P 5含量对最大干密度和最优含水率的影响、击实试验后如何准确求取最大干密度和最优含水率等方面，对试样制备的研究较少。
制备出目标试样是进行击实试验的前提，本文通过试样制备对击实试验结果的影响分析，制样过程中的影响因素分析，在总结前人研究成果的基础上，结合自身试验经验，提出了提高制样效率的几点建议，并总结了改进后的制样流程，对提高粗粒土击实试验成功率有一定意义。
1试样制备对击实试验结果的影响粗粒土在击实作用下变的密实，其击实性能受到多种因素影响，根据影响因素的来源，可以分为内在因素和外在因素两类。
内在因素是土体的物理性质，如种类、含水率、级配、液塑限、天然密度、孔隙率等。
此外，由于粗粒土颗粒自身的微观结构以及颗粒形状的不同，在击实作用下，土颗粒会发生重排列，这种重排列并非一定是对击实起促进作用；同时，在重锤作用下，土颗粒会发生不同程度的破碎，破碎状况的不同会使得土样表现出差异较大的击实特性。
外在因素包括制样方法、超粒径处理方法、击实功大小、锤击次数、余土高度等[2]。
粗颗粒土的应力应变特性及其数学描述研究
第 25 卷第 10 期 2004 年 10 月
邓肯认为，与 E-µ 模型相比，E-B 模型假定土 的体积模量随周围压力变化， 而与剪应力水平无关， 大多数土的体变特性可以同样精确地被描述。在高 应力水平时，这个假定提供了一个更合理的描述土 的力学特性的方法[6]。但是，E-B 模型算出的切线 泊松比在应力水平较低时很小，甚至会出现小于 0 的情况，而在应力水平较高时，泊松比则变得较大 并接近其极限值 0.5。这意味着 E-B 模型不可能反 映粗颗粒土在剪切过程中发生的体胀现象，而且， 可能会过高地计算土的体缩。E-B 模型的这一局限 性使得其在三轴试验条件下不能反映粗颗粒土在围 压较低时出现的体胀特性，因此，不能合理地描述 粗颗粒土的体变特性。在土石坝变形计算中，由于
σ3=100 kPa
ε /% (c) 平抛垫底料( ρ d = 2.15 g/cm 3 )
的差别在于对体变的描述不同：E-µ 模型假设轴向 应变 ε1 与侧向应变 ε 3 满足双曲线关系， 而 E-B 模型 则假设体应变 ev 与轴向应变 ε1 满足双曲线关系，由 2 个模型对体变特性的不同假设，可推得不同的切 线泊松比 µ t 的计算公式。本节基于上文对粗颗粒土 力学特性的分析和三轴试验成果，对邓肯-张模型 描述粗颗粒土应力-应变关系尤其是体变特性的合 理性和精度进行讨论。 3.1 切线模量 大量三轴试验成果[1～4]表明，粗颗粒土的抗剪 强度随着围压的增大而增大，一般未表现出明显的 应变软化，(σ1－σ3)与 ε1 的双曲线关系在 (σ1－σ3)达 到峰值前能够较好的成立。 这表明粗颗粒土的强度 和切线模量仍可根据邓肯-张模型来较合理地确定，
风化模型在粗粒土颗粒破碎研究中的应用
风化模型在粗粒土颗粒破碎研究中的应用贾宇峰;王丙申;迟世春【摘要】The particle breakage tests were carried out to the basalt coarse granular soil of Gushui concrete face rockfill dam. The relationship between the parameters of weathering model and particle breakage was studied according to the grading curves of the soil before and after the tests. The study shows that the weathering model can well simulate the grading curves of the soil be-fore and after the tests, especially for the particle with large diameter (larger than 5mm), the simulation effect of weathering model is better than that of the fractal model. The weathering model parameter reflects the size and distribution of the area en-closed by the grading curve and the largest particle size curve. The relative breakage parameter of Br, a function of the parameter of the weathering model, can be directly calculated by using the weathering model parameters of the grading curves of the soil be-fore and after the tests.%对古水面板堆石坝玄武岩筑坝粗粒土堆石料进行了颗粒破碎试验。
考虑颗粒破碎的无黏性粗粒料的剪胀模型研究
考虑颗粒破碎的无黏性粗粒料的剪胀模型研究罗伟锦;杨兰强;熊署丹【摘要】目前对坝体等粗粒料的强度、变形情况,主要采用Duncan-Chang模型的方法进行预测.但由于粗粒料在高应力作用下会发生较严重的颗粒破碎现象,对其变形和强度特性产生较大影响,使得Duncan-Chang模型预测结果与实际情况存在较大偏差.为此,考虑绢云母片岩粗粒料的特性,结合目前发展的本构理论,建立了一种无黏性粗粒料的弹塑性本构模型.该模型不仅考虑了剪胀性的影响,还通过引入破碎指标反映颗粒破碎对内摩擦角的影响.采用绢云母片岩粗粒料的两种初始干密度下的固结排水试验结果对提出的数学模型加以验证.结果表明,模型计算结果吻合试验曲线,在一定程度上能够反映软岩粗粒料在不同围压下的剪切特性.【期刊名称】《水文地质工程地质》【年(卷),期】2015(042)006【总页数】9页(P71-79)【关键词】颗粒破碎;本构方程;绢云母片岩;剪胀【作者】罗伟锦;杨兰强;熊署丹【作者单位】浙江省工程勘察院,浙江宁波315000;浙江省工程勘察院,浙江宁波315000;宁波市民用建筑设计研究院,浙江宁波315000【正文语种】中文【中图分类】TU411.71 问题的提出粗粒料具有压实性能好、透水性强、填筑密度大、抗剪强度高、沉陷变形小、承载力高等工程特性，在自然界分布广泛、储量丰富，广泛应用于土石坝、公路、铁路、机场、堤坝、桥梁墩台、人工筑岛及地基处理等建筑工程。
由于粗粒料的颗粒棱角相对丰富，存在较多的缺陷，因此大部分粗粒料土体在高于常规应力状态下会发生显著的颗粒破碎现象，甚至有些粗粒料的母岩强度较低，在低应力水平下就已经发生了颗粒破碎现象。
大量的文献表明［1～8］:(1)颗粒破碎会造成土体的内摩擦角降低;(2)颗粒破碎造成土体较大的沉降变形;(3)颗粒破碎对土体的剪胀性具有一定的抑制作用等。
实际上，由于岩土材料性质的多样性、复杂性，目前已发展出来的本构模型在强度、变形上的预测结果远远达不到工程要求，而粗粒料的颗粒破碎特性又进一步增加本构模型预测的难度。
堆石料颗粒破碎的分形特性_石修松
＜2 mm
17.50 14.00 10.50 13.50 29.00
垫层料下包线 16.35 20.59 16.95 12.11 10.50 23.50
定量地分析颗粒破碎对堆石料强度和变形的影
响时，对颗粒破碎程度需有一个量测尺度。采用 R. J. Marsal[6]提出的破碎率 BM 作为颗粒破碎的程度的 度量，其物理意义比较明确和直观，BM 定义为试验 前后颗粒在曲线上各粒组含量之差的正值之和，即
第 29 卷 增urnal of Rock Mechanics and Engineering
Vol.29 Supp.2 Sept.，2010
堆石料颗粒破碎的分形特性
石修松，程展林
(长江科学院 水利部岩土力学与工程重点实验室，湖北 武汉 430010)
2 堆石料分形模型
自相似性和分形是许多自然事物和现象的客观 特征。B. B. Mandelbro[14]建立了二维空间的颗粒大小 分形特征模型；S. W. Tyler 等[15，16]对该模型进行了 推广，建立了三维空间的粒径分布分维模型，在此 基础上通过假设不同的土壤粒级具有相同的密度等 条件，用颗粒质量代替颗粒的体积，推导出计算土
下，随着围压的增加，堆石料破碎分形维数增大，且增大的趋势具有阶段性：当围压较低时，破碎分形维数变化
土工基本知识
曲率系数Cc用于判定土的连续程度：
Cc =1~3为级配连续土；Cc>3 或 Cc<1为级配不连续土
不均匀系数Cu和曲率系数Cc 用于判定土的级配优劣：
Cu 5且 Cc=1~3为级配 良好的土；如果Cu< 5 或Cc>3
或Cc<1为 级配 不良的土
粒径级配曲线和指标的应用
硅片 铝片
氧离子O2硅离子Si4+
硅-氧四面体 硅片的结构
Si Si
硅片简图
粘土矿物
§3.2 土的三相组成 – 固体颗粒
粘土矿物是一种复合的铝-硅盐晶体，颗粒呈片状，是由硅 片和铝片构成的晶包所组叠而成，可分成高岭石、伊利石和 蒙特石三种类型。
硅片
OH1铝离子Al3+
铝片
铝-氢氧八面体 硅片的结构
T ua-uw
=湿润角 T =界面张力 Dk=毛管直径 ua-uw =压力差
dk
毛管中流体的界面效应
§3.2 土的三相组成 – 土中水
r2hcw=2rTcos
毛 细 管
T
上升高度
2T cos hc r
毛细升高与孔径成反比
hc
2r
粘土 粉土 砂土 砾石
土中毛细水上升高度
§3.2 土的三相组成 – 土中水
残积土 强风化 弱风化 微风化 母岩体
• 颗粒表面粗糙 • 多棱角 • 粗细不均 • 无明显层理
搬运与沉积
§3.1 土的形成
残积土
无搬运
运积土
有搬运
风化所形成的土颗粒，受自然力的 作用搬运到远近不同的地点所沉积 的堆积物
• 坡积土：土粒粗细不同，性质不均 • 洪积土：有分选性，近粗远细 • 冲积土：浑圆度分选性明显，土层交迭 • 湖泊沼泽沉积土：含有机物淤泥，土性差 • 海相沉积物：颗粒细，表层松软，土性差 • 冰积土：土粒粗细变化较大，性质不均匀 • 风积土：颗粒均匀，层厚而不具层理
风化砂岩堆石料室内土工试验及破碎特性的研究
风化砂岩堆石料室内土工试验及破碎特性的研究发布时间：2021-11-11T03:36:07.177Z 来源：《中国科技人才》2021年第22期作者：宋晓伟张胜[导读] 通过对某水库工程中的风化砂岩堆石料进行大型三轴剪切、固结压缩、大型渗透等一些列室内土工试验，并对三轴剪切后颗粒破碎情况作出研究，分析了以上试验成果与风化砂岩堆石料破碎情况的相关性。
中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司贵州贵阳 550081摘要：通过对某水库工程中的风化砂岩堆石料进行大型三轴剪切、固结压缩、大型渗透等一些列室内土工试验，并对三轴剪切后颗粒破碎情况作出研究，分析了以上试验成果与风化砂岩堆石料破碎情况的相关性。
结果表明此风化砂岩遇水软化崩解作用明显，对渗透、固结变形及剪切强度等物理力学性质影响较大。
分析破碎情况数据表明，此风化砂岩堆石料的破碎由软化崩解和剪切破碎两部分组成，其破碎率随细颗粒含量的增加而减小，随围压的增大而增大，在工程应用中应结合实际情况予以使用。
关键词：风化砂岩；粗粒土；破碎率；室内大型土工试验0 引言粗粒土堆石料是由大小不一的颗粒相互充填而呈粒状结构的散粒体，特别是对于有尖锐棱角的颗粒，它们之间基本上是点接触，在压实和剪切等外力的作用下，即使在施加的能量和周围压力并不十分大的情况下，也很容易发生颗粒破碎现象。
颗粒破碎对堆石料的抗剪强度、内摩擦角、剪胀以及渗透系数均会产生影响。
随着大量堆石料在工程项目中的广泛应用，这种材料发生破碎的现象也越来越引起人们的关注，因此，很多学者展开了这方面的研究工作[1]。
傅华[2]等通过室内粗颗粒土的大型三轴和单轴试验，表明粗颗粒料的破碎受粗颗粒的母岩强度、粗颗粒的浑圆度、细颗粒含量以及围压等因素影响。
刘汉龙[3]等研究了围压和峰值内摩擦角与颗粒破碎之间的关系，表明颗粒破碎率随围压的增加而增加，呈非线性状态；颗粒破碎的增加会导致粗粒料的抗剪强度降低。
申存科等通过室内大型三轴试验,对粗粒料的颗粒破碎以及应力进行了分析，得出土体剪切做功可分为弹性储能和塑性功；塑性功与土颗粒破碎能耗之间呈线性关系，可以用塑性功来表示颗粒破碎能耗。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
增刊 1
杜
俊等：粗粒土压实特性及颗粒破碎分形特征试验研究
157
计为 M2(r)，试样总质量计为 Mt，即
M t M1 r M 2 r
4 试验成果与分析
（1） 4.1 不同级配粗粒土的压实特性 不同级配粗粒土击实试验曲线如图 2 所示。试 （2） 验表明，粗粒土级配组成一定时，含水率与干密度 关系呈抛物线形，且含水率低时击实干密度随含水 率的增大而增大，当含水率增至某值时，击实干度 随含水率的增大反而减小。根据图 2 的干密度与含 水率拟合关系，求得各级配试样的最大干密度、最 优含水率和孔隙比，结果见表 3。击实试验中粗粒 土的最大干密度与粗粒含量间的关系表明，最大干 密度随粗粒含量的增大而增大，当粗粒含量
粗粒土广泛应用于公路、铁路、机场、堤坝及 矿山等工程建设中，它是由彼此相联系的固体颗粒 所共同组成的集合体，主要的特征是分散性、复杂 性和易变性。该类物料在填筑及堆积过程中通常需 要压实，以提高其力学参数，确保相关工程的安全 与稳定。但由于粗粒土颗粒间常为点接触，在压实
收稿日期：2012-06-14 第一作者简介：杜俊，男，1984 年生，博士研究生，主要从事边坡工程方向的研究。E-mail：dujun198465@ 通讯作者：侯克鹏，男，1966 年生，博士，教授，博士生导师，主要从事岩土工程与采矿工程专业的科研和教学工作。E-mail：gasihou@
3
分形几何是用来描述自然界不规则及杂乱无章 的现象和行为，目前应用较多的是线性分形，即具 有自相似性的分形。法国数学家 Mandelbrot 提出了 分形理论，并建立了二维空间的颗粒大小分维特征 模型。1992 年 Tyler 等[20]提出了质量和孔径关系的 标准化方程，且通过假设不同土壤粒级具有相同密 度的条件，建立了土壤粒径分布分形维数的重量分 布模型。 依据分形理论，可设用孔径 r 的筛子筛分试 筛网上物料总数 样， 将筛下的物料总数计为 M1(r)，
[17]
试验前将所取试样进行风干处理，并测定风干 后物料含水率为 0.012%，试验设计试样含水率为 2%、4%、6%、8%、10%五个等级，制样后闷料 24 h，再进行击实试验。试样分 5 层击实，每层 151 击，额定击实功为 600 kJ/m3[17]。
， 并综合工程实际与研究需要， 自制了击实仪。
Experimental study of compaction characteristics and fractal feature in crushing of coarse-grained soils
DU Jun, HOU Ke-peng, LIANG Wei, PENG Guo-cheng
156
岩
土
力
学
2013 年
行了大量的试验研究和分析， 在Marsal[2–3]提出颗粒 破碎率Bg 及Hardin 提出由破碎量和破碎势比值得 到的相对颗粒破碎率Br后，郭熙灵 、吴京平 、刘 汉龙等 、高玉峰等 、张家铭等 、傅华等 光等
[11] [7] [8] [9] [10] [5] [6] [4]
3 粗粒土粒度分形模型
[19]
击实筒直径为 30.0 cm，高 35.4 cm，体积为 25 000 cm ，允许最大装样粒径为 60 mm。击实锤重 4.5 kg ，击锤下落高度为 45 cm，直径为 5 cm。 2.2 试验材料与方法 试验材料为某露天矿排土场云母石英片岩粗粒 土，其母岩为砂岩，矿物组成主要为云母、石英和 少量长石。由于现场排土物料级配组成不均匀，最 大粒径可达 400～500 mm 以上， 试验室内无法完成 超大粒径物料试验，故参考文献[18]，采用等量替 代法对现场实测级配进行超大粒径缩尺处理，且以
1 引
言
和剪切等外力作用下，即使施加的能量和周围压力 并不十分大，也容易发生颗粒破碎，在高应力作用 下粗粒土破碎现象通常会更加显著[1]。粗粒土颗粒 的破碎会引起自身级配组成的改变，进而影响粗粒 土物理力学性质的变化。因此，开展粗粒土压实特 性及其颗粒破碎变化规律的研究能对相关工程实践 给予有益的指导。 以往研究中国内外学者针对粗粒土颗粒破碎进
(Faculty of Land Resources Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, China)
Abstract: Based on compaction test of different gradations and different moisture contents of coarse-grained soils, the compaction characteristics and fractal feature of coarse-grained soils are studied. The results show that the maximum dry density of coarse-grained soils would increase with the increase of coarse grained content in gradation. The maximum dry density reach the maximum value as the coarse grained content is 70%; while it would decrease with the increase of coarse grained content in gradation as the content is more than 70%. The particle size distribution of crushing granular has a good fractal feature. The crushing fractal dimensions are between 2.279 0－2.892 2; higher than that before test. Under the same gradation condition, the crushing fractal dimension of coarse-grained soils increased with moisture content. The increase amplitude is obvious when P5 is larger than 50%. A good linear regression relation exists between crushing fractal dimensions D and broken rate Bg. Difference value of the granularity fractal dimension before and after compaction can show the crushing degree of coarse-grained soils objectively. Coarse grained content and moisture content are two key factors affected on particle breakage; but the influence of coarse grained content is more obvious. Key words: coarse-grained soils; compaction test; moisture content; coarse grained content; fractal; particle breakage
摘
要：对多个级配不同含水率的粗粒土进行击实试验，研究粗粒土的压实特性和颗粒破碎分形特征。结果表明，粗粒土最
大干密度随级配中粗粒含量的增大而增大，当粗粒含量 P5=70%时，最大干密度出现最大值；当 P5＞70%时，最大干密度又 随粗粒含量的增大而减小，粗粒土击实破碎后的粒径分布具有良好的分形特性，破碎分形维数为 2.279 0～2.892 2，均大于击 实前粗粒土粒度分形维数；相同级配条件下，粗粒土破碎分形维数随含水率的增大而增大，且粗粒含量 P5＞50%时，增幅显 著；粗粒土破碎分形维数 D 与破碎率 Bg 存在良好的线性关系，且击实前后粗粒土粒度分形维数差值能客观表征颗粒破碎的 程度；粗粒含量和含水率是影响颗粒破碎率的两个重要因素，但相对于含水率而言，粗粒含量对破碎率的影响更加显著。 关 键 词：粗粒土；击实试验；含水率；粗粒含量；分形；颗粒破碎 文献标识码：A 中图分类号：TU443
Fig.1
图 1 试样颗粒级配累计曲线 Grain cumulative grading curves of samples
2 试验设备、材料与方法
2.1 试验设备 标 准 重 型 击 实 试 验 允 许 最 大 装 样 粒 径 为 40 mm，对大于 40 mm 粒径的材料，通常采用增大击 实筒的方法来进行击实试验。本次试验查阅相关文 献
第 34 卷增刊 1 2013 年 8 月
文章编号：1000－7598－(2013) 增 1－0155－07
岩 土 力 学 Rock and Soil Mechanics
Vol.34 Supp.1 Aug. 2013
粗粒土压实特性及颗粒破碎分形特征试验研究
杜 俊，侯克鹏，梁 维，彭国诚
(昆明理工大学 国土资源工程学院，昆明 650093)
5 mm 作为粗细颗粒的界限粒径，即粒径小于 5 mm 的为细颗粒，大于 5 mm 的为粗颗粒，其含量用 P5 表示。按粗粒含量 10%、30%、50%、70%、90%进 行级配设计，得到试验中不同的级配见表 1，各级 配累计曲线如图 1 所示。
表 1 击实试验前不同级配各粒级含量 Table 1 Each size fraction content in different gradations before compaction test