粗粒土颗粒破碎大型直剪试验研究

粗粒土压实特性及颗粒破碎分形特征试验研究_杜俊

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
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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)，

加筋粗粒土直剪力学行为与颗粒破碎特性

２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＨｙｄｒｏｓｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｓｉｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８４，Ｃｈｉｎａ；
３．攀枝花学院生物与化学工程学院，四川攀枝花６１７０００）
摘要：粗粒土是一种天然填筑材料，在工程中应用广泛。大量学者对加筋粗粒土的力学性质进行了研究，但
对直剪过程中颗粒破碎特性尚无人研究。本文采用大型直剪仪，对粗粒土和加筋粗粒土进行了直剪试验研究，研究了其直剪力学行为与直剪过程中的颗粒破碎特性。试验结果表明：粒径和垂直压力越大，峰值强度越大；加筋后，黏聚力均大幅提高，而内摩擦角有一定程度的减小，黏聚力和内摩擦角均随着粒径的增大而增大；土工格栅除
Ｍｅｃｈａｎｉｃａ１ｂｅｈａｖｉｏｒｓａｎｄｐａｒｔｉｃｌｅｂｒｅａｋａｇｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏａｒｓｅ — ｇｒａｉｎｅｄｓｏｉｌｉｎｄｉｒｅｃｔｓｈｅａｒｔｅｓｔ
第６９卷第４期
ｄｏｉ：１０．３９６９／Ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１ — ４１７２．２０１７．０４．０１１

粗粒土试验方案

3．试验设备：应满足JTG E40-2007公路土工试验规程中的直剪试验，重型击实试验的设备要求。
4．试验步骤：应按照JTG E40-2007公路土工试验规程中的实验步骤进行土的击实试验与直剪试验。
5．数据处理：通过击实试验给出土的最大干密度；通过直剪试验计算垂直压力与剪应力，绘制不同垂直压力下剪应力与水平位移的关系曲线和垂直变形与水平位移关系曲线，从各曲线中得到抗剪强度，c，φ值。绘制最大粒径与抗剪强度关系曲线。
卵石层粗粒土静态抗剪强度试验方案
1.试验目的
对于砂卵石料，土的容重，颗粒的岩性和岩质，形状，缩小比例以及制样技术等对其强度均有影响。本试验研究干容重一定时，卵石粗粒土在4种级配、3种最大粒径的条件下卵石粗粒土的c，φ值，研究颗粒最大粒径、颗粒级配等参量对粗粒土c，φ值的影响。为达到此目的，进行粗粒土的直剪试验（和三轴压力试验）。
2.试验内容
试验包括粗粒土的直剪试验，干密度试验等。试验操作参照土工试验相关规程。直剪试验采用公路土工试验规程中的粗粒土直剪试验方法，干密度试验采用重型击实试验方法。
3.试样制备
（1）颗粒级配
A．按照GJB1112-91对基层级配砾石的级配要求，卵石粗粒土的级配采用以下4种级配：
编号
通过筛孔的质量百分比（%）
3.试样制备
（1）界面拉伸强度试样（河海大学）（2）界面剪切强度试样
图1粘贴钢板式轴拉试样
拉伸强度试样可参照上图制作，试件为圆柱形，采用取芯试样，长度为300-500mm，直径取150mm（来源于SL325-2006水工混凝土试验规程）。一组制作4-6个试样，3-5个进行试验，其余备用。
剪切强度试样采用圆柱体推出试样（上图2b），制作含圆孔岩石试样，在孔中浇筑水泥砂浆。岩石高度取300mm，直径取200mm，孔直径取100mm，灌注高度为100mm。一组制作4-6个试样，3-5个进行试验，其余备用。

粗粒料抗剪强度和颗粒破碎大型三轴试验研究

新疆农业大学学报
２１，３２：７～１６００３（）１２７
ＪｕｎｌｆＸｉｊａｇＡｇｉｕｔｒｌＵｉｅｓｔｏｒａｎｉｎｒｃｌｕａｎｖｒｉｙｏ
文章编号：１０ —６４２１）２０７ — ５０７８１（０００ — １２０
粗粒料抗剪强度和颗粒破碎大型三轴试验研究
袁铁柱，张远芳，张建，陈小强，刘威
（疆农业大学水利与土木工程学院新摘８０５）３０２

要：试验材料采用原料场颗粒级配进行缩尺制备，过大型三轴试验对同一种试样在饱和与干燥的试验条通
Ｋｅｒｓｃａｓａｅｉｌ；ｇｒｄｔｏｎ；ｐｒｉｌｒａａ；ｌｒｅｓａｅｔｉｘｉｌｔｓｓｙｗｏｄ：ｏｒｅｍｔｒａｓａａｉａｔｃｅｂｅｋｇｅａｇ — ｃｌｒａａｅｔ
粗粒料在自然界分布广泛、储量丰富，具有压并
８０５，ｉａ３０２Ｃｈｎ）
ＡｂｔａｔＦｉｌｅｔａｏｐｉｇｔａｔｃｅｓｚｓｒｂｉｎｏａａｅｉｌｏｒｐａａｉｆａｒｄｃｄｓｒｃ：ｅｄｔｓｄｔｎｈｅｐｒｉｌｉｅｄｉｔｉｕｔｏｆｒｗｍｔｒａｓｆｒｐｅｒｔｏｎｏｅｕｅ
的试验条件对颗粒破碎有一定的影响。

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。

粗粒土的直剪试验的几点认识

水库滑坡体不同工况下抗剪强度的初步探讨成都院科研所土工室葛明明1引言滑坡是一种严重的自然灾害，水库滑坡可致库容淤堵，水工建筑物安全受损，严重时可能导致人民生命和财产的严重损失，尤其是三峡工程蓄水后，重庆奉节到万州段出现了多处滑坡。

水库滑坡已引起工程界的高度关注。

按滑坡产生的力学机理，滑坡是斜坡岩土体沿着惯通的剪切破坏面所发生的滑移现象，是某一滑移面上剪应力超过了该面的抗剪强度所致。

有松散土层、碎石土、风化壳和半成岩土层的斜坡抗剪强度低，容易产生变形面下滑；坚硬岩石中由于岩石的抗剪强度较大，能够经受较大的剪切力而不变形滑动。

但是如果岩体中存在着滑动面，特别是在暴雨或浸水(蓄水)之后，由于水在滑动面上的浸泡，使其抗剪强度大幅度下降而易滑动。

滑体一般归结为粘性粗粒土的范围，故其实验过程中要充分考虑样品的饱和程度和固结过程对试验成果的影响。

应当指出，凝聚力C 值包含细料的粘聚强度和粗料的咬合强度两项。

本文就木里河卡基娃水电站库区滑坡体和吉牛水电站库区滑坡体在不同工况下的抗剪强度做一简单探究。

2试验材料与研究工况概述卡基娃水电站位于雅砻江支流木里河上游，库区滑坡体基本上属于土石混合体。

P5含量介于52.7～68.5%之间。

吉牛水电站位于大渡河支流革士扎上游，吉牛水电站库区滑坡体P5含量介于32.0～63.4%之间。

两者均处于川西高原西南部，存在较为相似的地质环境，便于进行对比研究。

试验均验采用我所自行研制的Ф50cm大型直剪仪，在室内进行。

垂直压力分别施加为100、200、300、400KPa。

在试验中发现，按传统的粗细料以5mm为界限。

一般直剪试验中，细料含量在40～65%的，其粗料的体积含量可能仅为20～40%。

其制样的均匀性对实验结果的影响，纠其原因，若粗料分布与剪切面多些,则强度可能比实际结果偏高。

因此为提高试验成果的可信度和剔除异常，试验中有必要进行平行试验增加对比。

卡基娃滑坡体9组样品均进行了饱和固结快剪和天然快剪两种工况的对比，其中2组进行了饱、天然固结快剪、天然快剪三种工况的对比试验研究。

某粗粒土大型三轴剪切试验研究

Ｒｅｅｃｉａｃｒａｎｃａｒｅｓｉｂｙｌｇｒ — ｘｉｌｓｅｒｔｓｓａｒｈＯｌｅｔｉｏｓｏｌａｒｅｔｉ— ａｈａｅｔａ
ＬＩＸｉｏｕａ —ｙｎ，ＺＨＡＯｏＢａ —ｐｉｇｎ
（ｕｎｚｏｔｒｏｓｒａｃｃｅｃｅｅｒｈＩｓｔｔ，ｕｎｚｏ５０２，ｈａＧａｇｈｕＷａｎｅｖｎｙＳｉｅＲｓａｃｎｔｕｅＧａｇｈｕ１２０Ｃｉ）ｅＣｎｉｎ
Ａｂｔａｔ：ｏｈｈｒｃｅｉｔｃｆｃａｓｏｌａｇｒ－ａｉｌｓｅｒｔｓｓａｅｃ￣ｉｄｏｏｒｓａｃｈｎｉｅｉｅｔｒｓｏｏｒｅｓｒｃＦｒｔｅｃａａｔｒｓｉｓｏｏｒｅｓｉ，ｌｒｅｔｉｘａｈａｅｔｒａｅｕｔｔｅｅｒｈｔｅｅｇｎｅｒｎｇｆａｕｅｆｃａｓ
收稿日期：０１３０２１－－０４作者简介：晓云（９ｌ）女，北省张家市人，理工程师李１８一，河助
要：针对粗粒土的特点，用大型三轴剪切试验对粗粒土的工程性质进行了试验研究。通过试验数据绘制粗采
粒土的压力变形关系曲线，并求取非线性应力应变参数，为数值计算提供依据。关键词：粗粒土；三轴仪；抗剪强度；三轴剪切试验中图分类号：Ｕ４Ｔ４文献标识码：Ａ
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李晓云，宝平．赵某粗粒土大型三轴剪切试验研究

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。

含粗颗粒花岗岩残积土大型直剪试验研究

摘要：花岗岩由于风化不完全，所以其砾石颗粒含量一般较高，颗粒直径从几厘米到数米不等，直径较大的颗粒通常演化成风动石、石碑等自然景观。粗颗粒含量对土体的强度变形特性以及颗粒破碎有一定的影响。本文利用大型直剪仪，对福州地区花岗岩残积土进行不同粗颗粒含量下的大型直剪试验，并且对每次试验前后进行颗分试验，以研究剪切过程颗粒破碎的影响。试验结果表明：混合土体在不同的竖向压力下，均表现出应变硬化特征；当粗颗粒含量较大（Ｐ５≥３０％）、竖向压力较高（σ＝３００ｋＰａ、４００ｋＰａ）时，应力应变曲线没有出现峰值；随着粗颗粒含量的增加，花岗岩残积土的粘聚力ｃ呈现先减小后增加的趋势，转折点在Ｐ５＝３０％，而内摩擦角 φ则一直呈现上升的趋势；粗粒土颗粒破碎率与粗颗粒含量和竖向压力皆呈正相关关系，但是竖向压力和粗颗粒含量较低时，粗颗粒之间互相接触的作用力没有达到粗颗粒承载极限值，颗粒破碎现象不明显。关键词：花岗岩残积土；抗剪强度指标；大型直剪试验；粗颗粒含量；颗粒破碎率中图分类号：ＴＵ４３；Ｘ９文献标志码：Ａ
胡屏１，２，３，陈志波１，２，３，罗旋４，李自立１，２，３，安亚洲１，２，３
（１．福州大学环境与资源学院，福建福州３５０１１６；２．国土资源部丘陵山地地质灾害防治重点实验室（福州大学），福建福州３５０１１６；３．地质工程福建省高校工程研究中心，福建福州３５０１１６；４．国土资源部丘陵山地地质灾害防治重点实验室（福建省地质工程勘察院），福建福州３５０００２）
收稿日期：２０１９－０２－１７；修回日期：２０１９－０４－２８基金项目：福建省自然科学基金（２０１７Ｊ０１４８１）；国土资源部丘陵山地地质灾害防治重点实验室开放基金（ＦＪＫＬＧＨ２０１７Ｋ００５）Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙ：ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＦｕｊｉａｎＰｒｏｖｉｎｃｅ（２０１７Ｊ０１４８１）；ＯｐｅｎＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｅｏｈａｚａｒｄＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎｏｆＨｉｌｌｙ

道砟大型直剪试验颗粒破碎定量分析

第17卷第8期铁道科学与工程学报Volume17Number8 2020年8月Journal of Railway Science and Engineering August2020 DOI:10.19713/ki.43−1423/u.T20190880道砟大型直剪试验颗粒破碎定量分析刘洋泽鹏1，高睿1,2，陈静1，石知政1，张荣隆1(1.武汉大学土木建筑工程学院，湖北武汉430072；2.武汉大学岩土与结构工程安全湖北省重点实验室，湖北武汉430072)摘要：铁路道砟在受荷载作用时易发生破碎，影响道床的力学特性。

为研究道砟集料在直剪条件下的破碎情况及破碎规律，利用大型直剪试验设备对新建铁路一级道砟开展不同法向压力(15,35,55和75kPa)下的直剪试验。

通过对试验后剪切面上下60mm区域内的道砟进行筛分，分析剪切对道砟试样级配的影响规律。

采用Marsal破碎指标，Hardin破碎指标以及BBI破碎指标对道砟试样在剪切后的破碎情况进行定量分析。

研究结果表明：在直剪试验中，道砟在剪切面区域会发生明显的尖角破碎，大粒径颗粒减少，小粒径颗粒明显增加；随着法向压力的增加，3种破碎指标均有明显增加，表明道砟破碎加剧。

关键词：道砟破碎；直剪试验；级配曲线；破碎指标中图分类号：U213.7+2文献标志码：A文章编号：1672−7029(2020)08−1943−06Quantitative analysis of particle breakage inlarge-scale direct shear test of ballastLIU Yangzepeng1,GAO Rui1,2,CHEN Jing1,SHI Zhizheng1,ZHANG Ronglong1(1.School of Civil Engineering,Wuhan University,Wuhan430072,China;2.The Key Laboratory of Safety for Geotechnical and Structural Engineering of Hubei Province,Wuhan University,Wuhan430072,China) Abstract:Ballast particles are apt to break under loads,thus affecting the mechanical behavior of railway ballast bed.In order to study the breakage status and breakage laws of ballast particle under direct shear conditions,a large-scale direct shear apparatus was developed and a series of direct shear tests were conducted on the Class I ballast from newly-built railway under different normal pressure levels(i.e.,15,35,55and75kPa).Through the mechanical sieve analysis on the ballast within the region of60mm above and below the shear plane after the test, the influence of shearing on the gradation variation was analyzed.Marsal’s breakage index,Hardin’s breakage index and Ballast breakage index(BBI)were adopted to quantitatively evaluate the breakage status of ballast particles after shearing.The results show that distinct ballast particle corner breakage occurs around the shear plane after direct shearing,as evident from the decrease of the amount of large sized particles and the obvious increase of the amount of small sized particles.It is also found that all three breakage indices increase with the increase of normal pressure,indicating escalating ballast particle breakage.Key words:ballast breakage;direct shear test;particle size distribution;breakage index收稿日期：2019−10−10基金项目：国家自然科学基金面上项目(51878521，51178358)通信作者：高睿(1975–)，男，湖北武汉人，教授，博士，从事交通岩土工程，离散元理论及数值分析方法等方面的工作；E−mail：**************.cn铁道科学与工程学报2020年8月1944道砟是一种被广泛应用于有砟轨道的道床材料，具有传递分布列车荷载、排除路基积水、固定轨枕位置等重要作用。

粗颗粒土直接剪切试验

粗颗粒土直接剪切试验英文回答：Direct Shear Test on Coarse-Grained Soils.Introduction.The direct shear test is a laboratory test used to determine the shear strength parameters of soils. It is commonly used for coarse-grained soils, such as sands and gravels. The test involves applying a shear force to a soil sample and measuring the resulting shear displacement. The shear strength parameters are then calculated from the test results.Equipment.The direct shear test requires the following equipment:Direct shear apparatus.Soil sample.Loading frame.Dial gauge.Stopwatch.Procedure.The direct shear test is performed as follows:1. A soil sample is prepared in a shear box.2. The shear box is placed in the loading frame.3. A normal force is applied to the soil sample.4. A shear force is applied to the soil sample and the shear displacement is measured.5. The shear force is increased until the soil sample fails.Data Analysis.The shear strength parameters are calculated from the test results as follows:Shear stress: $$ \tau = \frac{F}{A} $$。

加筋粗粒土直剪力学行为与颗粒破碎特性

加筋粗粒土直剪力学行为与颗粒破碎特性徐佳俊;陈宇龙;曾成华;刘昌庚;张士举【摘要】粗粒土是一种天然填筑材料,在工程中应用广泛.大量学者对加筋粗粒土的力学性质进行了研究,但对直剪过程中颗粒破碎特性尚无人研究.本文采用大型直剪仪,对粗粒土和加筋粗粒土进行了直剪试验研究,研究了其直剪力学行为与直剪过程中的颗粒破碎特性.试验结果表明:粒径和垂直压力越大,峰值强度越大;加筋后,黏聚力均大幅提高,而内摩擦角有一定程度的减小,黏聚力和内摩擦角均随着粒径的增大而增大;土工格栅除了受到与土的摩擦力外,还受到土体对横肋的阻挡力,阻挡力大幅提高了黏聚力;由不同方法计算得到的颗粒破碎率均随着垂直压力的增大而增大.垂直压力越大,颗粒间的接触越紧密,相互作用越剧烈,破碎率越大.同时在相同垂直压力下粒径越大,破碎越严重.加筋后颗粒破碎率显著降低,加筋可以有效防止颗粒破碎.【期刊名称】《有色金属（矿山部分）》【年(卷),期】2017(069)004【总页数】6页(P52-56,103)【关键词】粗粒土;加筋土;大型直剪;颗粒破碎【作者】徐佳俊;陈宇龙;曾成华;刘昌庚;张士举【作者单位】攀枝花学院资源与环境工程学院,四川攀枝花617000;清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室,北京100084;攀枝花学院生物与化学工程学院,四川攀枝花617000;攀枝花学院资源与环境工程学院,四川攀枝花617000;攀枝花学院资源与环境工程学院,四川攀枝花617000【正文语种】中文【中图分类】TU44;TD315粗粒料是一种天然的填筑材料，因其具有压实性好、强度高、透水性强等优点，被广泛应用在工程中，如土石坝、道路、机场、港口等工程。

在土体中铺设土工格栅可以增强土体的强度和整体稳定性。

因此，大量学者对加筋粗粒土的力学特性进行了研究。

徐望国[1]等研究了加筋强风化软岩粗粒土固结不排水和固结排水大三轴试验。

石熊[2]等分析了粗粒土与加筋粗粒土的应力应变特性、剪胀性、抗剪强度，并对比分析加筋效果。

粗粒土在剪切过程中的颗粒破碎研究

粗粒土在剪切过程中的颗粒破碎研究
随着土石坝筑坝技术的发展,土石坝的高度越来越高,而粗粒土作为土石坝
的主要筑坝堆石料,承受的应力越来越大,在实际工程中颗粒破碎现象越来越明显,受到的关注越来越多。

颗粒破碎直接改变粗粒土的本身结构,影响土体的强度、应力应变关系和流变变形等。

研究人员采用静力粗粒土大型多功能三轴试验仪对颗粒破碎现象展开了研究,并取得了成果。

如粗粒土经等压固结后的颗粒破碎情况,在不同围压、应力水平下的颗粒破碎规律等研究取得了较大的进展。

但是,粗粒土在剪切过程中的颗粒破碎规律尚不清楚。

本文通过古水堆石料的颗粒破碎试验研究,揭示了三轴试验剪切过程中颗粒破碎规律,主要工作内容
如下：(1)利用静力粗粒土大型多功能三轴试验仪,对古水面板坝玄武岩堆石料进行了一系列的室内固结排水三轴剪切试验,根据试验记录画出试验曲线,为破碎
分析奠定基础。

(2)为保证筛析试验结果的准确性,为2mm以下颗粒制定了的筛析验证标准。

(3)通过室内固结排水三轴剪切试验,分析了古水面板坝玄武岩堆石料在制样、固结和剪切过程中的颗粒破碎规律。

(4)采用风化模型拟合了试验前后的颗粒级配曲线。

分析了风化模型参数的物理意义。

土力学直剪试验(完整报告-含实验数据、强度图)

直接剪切实验一、实验目的直接剪切实验是测定土的抗剪强度的一种常用方法，通常采用四个试样，分别在不同的垂直压力下，施加水平剪切力进行剪切，测出破坏时剪应力，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度指标：内摩擦角φ和粘聚力c。

二、实验原理：土的破坏都是剪切破坏，土的抗剪强度是土在外力作用下，其一部分土体对于另一部分土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。

土体的一部分对于另一部分移动时，便认为该点发生了剪切破坏。

无粘性土的抗剪强度与法向应力成正比；粘性土的抗剪强度除和法向应力有关外，还决定于土的粘聚力。

土的摩擦角φ、粘聚力c是土压力、地基承载力和土坡稳定等强度计算必不可少的指标。

三、实验设备：1.应变控制式直剪仪：由剪切容器、垂直加压设备、水平力推力座、量力环等组成。

2.其它辅助设备：百分表、天平、环刀、秒表、饱和器、透水石、削土刀等。

四、实验步骤：1.按要求的干密度，称出一个环刀体积所需的风干试样。

本实验使用扰动土试样。

制备四份试样，在四种不同竖向压力下进行剪切试验。

2.取出剪切容器的加压盖及上部透水石，将上下盒对准，插入固定销。

3.将试样徐徐倒入剪切容器内，在试样面上依次放好透水石、加压盖、钢珠和加力框架。

4.徐徐转动手轮至量力环上的百分表长针微微转动为止，将百分表的长针调至零，即R=0。

5.在试样面上施加第一级垂直压力P=100kpa。

6.拔去固定销，以8s/r的均匀速率转动手轮，使试样在3--5分钟内剪破。

剪破标准：（1）当百分表读数不变或明显后退，(2)百分表指针不后退时，以剪切位移为4mm对应的剪应力为抗剪强度，这时剪切至剪切位移达6mm时才停止剪切。

7.卸除压力，取下加力框架、钢珠、加压盖等，倒出试样，刷净剪切盒。

8.重复2-7步骤，改变垂直压力，使分别为200、300、400kpa进行试验。

五、数据分析：14 94.8 185.2 234.15616 96.8 223.2 239.09618 97.6 262.4 241.07220 97.6 302.4 241.07222 97.6 342.4 241.07224 97.6 382.4 241.07226 97.6 422.4 241.072剪切位移为4mm时对应的剪应力（kpa）即抗剪强度如下表：100 61.26200 121.03300 181.79400 241.07由图可知：抗剪强度指标：C=10，φ=31.2THANKS !!!致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习课件等等打造全网一站式需求欢迎您的下载，资料仅供参考。

土直剪实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的1. 了解土直剪实验的基本原理和方法。

2. 掌握土直剪实验的操作步骤和数据处理方法。

3. 分析土的抗剪强度及其影响因素。

二、实验原理土直剪实验是一种常用的土力学实验，用于测定土的抗剪强度和剪切变形特性。

实验原理基于土体在剪切过程中，抗剪强度与剪切应力之间的关系。

根据摩尔-库仑理论，土体的抗剪强度可以用下式表示：τ = c + σtanφ式中，τ为剪切应力；c为土的黏聚力；σ为正应力；φ为土的内摩擦角。

三、实验仪器1. 土直剪仪：用于进行土直剪实验。

2. 量筒：用于量取土样体积。

3. 天平：用于称量土样质量。

4. 保湿器：用于保持土样的水分状态。

四、实验步骤1. 准备土样：取一定量的土样，将其放入保湿器中，保持土样的水分状态。

2. 称量土样：用天平称量土样的质量，并记录。

3. 量取土样体积：将土样放入量筒中，量取土样的体积，并记录。

4. 装样：将土样装入土直剪仪的剪切盒中，注意土样要均匀分布。

5. 加载：按照实验要求，对土样进行加载，直至达到预定剪切应力。

6. 记录数据：在剪切过程中，记录剪切应力、剪切位移等数据。

7. 解除加载：达到预定剪切应力后，解除加载，观察土样的剪切破坏情况。

8. 数据处理：根据实验数据，计算土样的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角等参数。

五、实验结果与分析1. 抗剪强度：根据实验数据，计算土样的抗剪强度。

抗剪强度是土体抵抗剪切破坏的能力，其大小反映了土体的稳定性。

2. 黏聚力：黏聚力是土体颗粒之间的粘结力，反映了土体的内聚力。

根据实验数据，计算土样的黏聚力。

3. 内摩擦角：内摩擦角是土体抵抗剪切变形的能力，反映了土体的剪切特性。

根据实验数据，计算土样的内摩擦角。

4. 影响因素分析：分析土的抗剪强度及其影响因素，如土的种类、含水量、应力状态等。

六、实验结论通过土直剪实验，可以测定土体的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角等参数，为土体工程设计和施工提供依据。

实验结果表明，土的抗剪强度受多种因素影响，如土的种类、含水量、应力状态等。

粗粒料大型单剪试验研究的开题报告

粗粒料大型单剪试验研究的开题报告一、选题背景粗粒料具有较大的颗粒大小、低比表面积、较强的孔隙结构等特点，广泛应用于土工填筑、道路铺设、水利工程等领域。

然而，粗粒料在实际工程中受到复杂力学环境的影响，在工程操作中存在着很多问题，例如松散性、稳定性和耐久性等方面问题。

为了解决这些问题，需要对粗粒料的力学性质进行深入研究。

常见的单剪试验用于测量材料在剪切载荷下的抗剪强度和剪切应变特性。

然而，单剪试验往往只考虑了小颗粒的剪切行为，而在处理复杂的松散粗粒料时则需要考虑大颗粒的剪切行为。

因此，研究粗粒料大型单剪试验的力学性质具有重要的理论和实际意义。

二、研究目的与意义本研究旨在探讨粗粒料大型单剪试验的力学性质，包括抗剪强度、剪切特性和变形特性等方面。

通过实验研究，掌握粗粒料的力学特性，为提高工程质量、提高工程耐久性和减少对环境的影响提供理论支持。

三、研究方法和实验设计本研究采用大型单剪试验方法，通过对两块相互平行的样品表面施加垂直于它们之间的剪切力来探究材料的剪切力学特性。

样品选择由石英砂颗粒组成的粗粒料，分别考虑松散、密实和不同排列方式下的剪切行为，进一步分析不同杂质含量等因素对剪切行为的影响。

四、预期结果通过本研究，预计能够得到如下结果：1.探究粗粒料大型单剪试验的力学特性；2.分析不同杂质含量和剪切速度等因素对粗粒料力学性质的影响；3.提出减少粗粒料剪切力学特性变化的措施和方法。

五、可行性和难点分析本研究的样品及实验设备都可以在实验室中得到，因此实验可行。

试验前需要对装置及样品进行准备，该过程需要严谨的操作和细心的准备。

难点在于如何进行粗粒料剪切强度的精确测量，并进行有效的数据处理及统计分析。

六、研究进度计划本研究计划在以下步骤中逐步完成：1.确定研究目的和意义；2.收集相关文献和资料；3.提出研究假设以及研究方法；4.进行实验及数据处理；5.对实验结果进行分析和总结；6.撰写正式的毕业论文和结论。

七、总结本研究旨在通过对粗粒料大型单剪试验的研究，深入探究粗粒料的力学特性，为提高工程质量、提高工程耐久性和减少对环境的影响提供理论支持，在实践中具有重要的理论和实际意义。

粗粒土试验方案

—
—
100
—
85~100
60~80
30~50
15~30
10~20
2~8
采用标准筛进行筛分。取样应符合GB/T 14685—2001《建筑用卵石、碎石》。
B．为研究最大粒径对粗粒土的力学性质的影响，采用GB/T 14685—2001中的以下单粒粒级：
（2）试样制备
卵石颗粒采用标准筛进行筛分。取样应符合GB/T 14685—2001《建筑用卵石、碎石》。试样按JTG E40-2007公路土工试验规程中的规定进行备料。粗粒土的密实度应≥95%，集料压碎值≤30%，细长及扁平颗粒含量不应超过20%。
3.试样制备
（1）界面拉伸强度试样（河海大学）（2）界面剪切强度试样
图1粘贴钢板式轴拉试样
拉伸强度试样可参照上图制作，试件为圆柱形，采用取芯试样，长度为300-500mm，直径取150mm（来源于SL325-2006水工混凝土试验规程）。一组制作4-6个试样，3-5个进行试验，其余备用。
剪切强度试样采用圆柱体推出试样（上图2b），制作含圆孔岩石试样，在孔中浇筑水泥砂浆。岩石高度取300mm，直径取200mm，孔直径取100mm，灌注高度为100mm。一组制作4-6个试样，3-5个进行试验，其余备用。
2.试验内容
试验包括粗粒土的直剪试验，干密度试验等。试验操作参照土工试验相关规程。直剪试验采用公路土工试验规程中的粗粒土直剪试验方法，干密度试验采用重型击实试验方法。
3.试样制备
（1）颗粒级配
A．按照GJB1112-91对基层级配砾石的级配要求，卵石粗粒土的级配采用以下4种级配：
编号
通过筛孔的质量百分比（%）
砂浆浇筑成型及养护应符合水泥砂浆的相关规程（JGJ/T 70-2009建筑砂浆基本性能测试试验方法）

土力学直剪试验(完整报告-含实验数据、强度图)

直接剪切实验一、实验目的直接剪切实验是测定土的抗剪强度的一种常用方法，通常采用四个试样，分别在不同的垂直压力下，施加水平剪切力进行剪切，测出破坏时剪应力，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度指标：内摩擦角φ和粘聚力c。

二、实验原理：土的破坏都是剪切破坏，土的抗剪强度是土在外力作用下，其一部分土体对于另一部分土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。

土体的一部分对于另一部分移动时，便认为该点发生了剪切破坏。

无粘性土的抗剪强度与法向应力成正比；粘性土的抗剪强度除和法向应力有关外，还决定于土的粘聚力。

土的摩擦角φ、粘聚力c是土压力、地基承载力和土坡稳定等强度计算必不可少的指标。

三、实验设备：1.应变控制式直剪仪：由剪切容器、垂直加压设备、水平力推力座、量力环等组成。

2.其它辅助设备：百分表、天平、环刀、秒表、饱和器、透水石、削土刀等。

四、实验步骤：1.按要求的干密度，称出一个环刀体积所需的风干试样。

本实验使用扰动土试样。

制备四份试样，在四种不同竖向压力下进行剪切试验。

2.取出剪切容器的加压盖及上部透水石，将上下盒对准，插入固定销。

3.将试样徐徐倒入剪切容器内，在试样面上依次放好透水石、加压盖、钢珠和加力框架。

4.徐徐转动手轮至量力环上的百分表长针微微转动为止，将百分表的长针=0。

调至零，即R5.在试样面上施加第一级垂直压力P=100kpa。

6.拔去固定销，以8s/r的均匀速率转动手轮，使试样在3--5分钟内剪破。

剪破标准：（1）当百分表读数不变或明显后退，(2)百分表指针不后退时，以剪切位移为4mm对应的剪应力为抗剪强度，这时剪切至剪切位移达6mm 时才停止剪切。

7.卸除压力，取下加力框架、钢珠、加压盖等，倒出试样，刷净剪切盒。

8.重复2-7步骤，改变垂直压力，使分别为200、300、400kpa进行试验。

五、数据分析：剪切位移为4mm 时对应的剪应力（kpa ）即抗剪强度如下表：20 73.6 326.4 181.792 22 73.6 366.4 181.792 24 73.5 406.5 181.545 26 73.6 446.4 181.792 4000 0 0 0 2 28.0 12.0 69.160 4 52.0 28.0 128.440 6 69.2 50.8 170.924 8 80.2 79.8 198.094 10 89.0 111 219.830 12 90.8 149.2 224.276 14 94.8 185.2 234.156 16 96.8 223.2 239.096 18 97.6 262.4 241.072 20 97.6 302.4 241.072 22 97.6 342.4 241.072 24 97.6 382.4 241.072 26 97.6 422.4 241.072100 61.26 200 121.03 300181.79400 241.07由图可知：抗剪强度指标：C=10，φ=31.2。