土石混合体的剪切强度试验研究
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【摘要】：粗粒料及土石混合体是重要的填筑材料,其工程性质良好,在工程中应用广泛,实验室常常用大型试验仪器来研究其力学特性及相关参数。本文通过大型直剪试验对土石混合体进行研究,为其在实际工程应用中提供理论依据。本文以南昌市豫章采石场的红黏土、碎石以及土石混合体为研究对象,分别进行了以下试验:(1)常规直剪试验,研究含水率和干密度对非饱和粉质红黏土抗剪强度特性的影响;(2)大型直剪试验,研究不同粒径与级配的粗粒料在高法向应力下的强度特性及颗粒破碎规律;同时也研究不同含水率、含石率、垂直压力以及土石性质对土石混合体力学参数的影响。(1)干密度不变时,随着含水率和垂直压力的增加,非饱和粉质红黏土的应变特征由应变软化型转化为应变硬化型;内摩擦角随含水率的增大而减小,粘聚力随含水率的增大先增大后减小。含水率不变时,随着干密度的增加,曲线呈现出明显的应变软化现象,内摩擦角和粘聚力均随干密度的增大而增大。(2)粗粒料在剪切过程中主要破碎成次一级粒径的粒组,并逐级发展;颗粒破碎程度以及抗剪强度在同一粒组下均随着垂直压力的增大而增大,在同一垂直压力下均随颗粒粒径的增大而增大;级配越良好,颗粒越不容易破碎;在较高垂直压力下,粗粒料的抗剪强度包线不总是直线,部分呈曲线,材料呈硬化型及剪缩性,垂直压力越大,对剪胀效应的弱化作用越强,剪缩效应越明显;单一粒组的内摩擦角随颗粒粒径的增大而增大。(3)土石混合体在不同含水率和含石率下均呈现出硬化特征,均发生剪缩现象;试样的抗剪强度随垂直压力的增大而增大,随含水率的增大而减小,随含石率的增大而增大;粘聚力随含水率的增加而减小,随含石率的增加先减小后增大再减小;内摩擦角随含水率的增加而减小,随含石率的增加先增大后减小。
【关键词】：土石混合体 粗粒料 强度特性 颗粒破碎 大型直剪试验
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU43
【目录】：
- 摘要4-5
- Abstract5-11
- 1 绪论11-19
- 1.1 研究背景和意义11-12
- 1.2 国内外研究现状12-16
- 1.2.1 土石混合体的力学特征研究现状12-14
- 1.2.2 粗粒料的颗粒破碎特性研究现状14-16
- 1.3 主要研究内容和技术路线16-19
- 1.3.1 主要研究内容16-18
- 1.3.2 技术路线18-19
- 2 试验方案及方法19-31
- 2.1 试验土样19-20
- 2.2 试验仪器20-22
- 2.2.1 常规直剪试验20-21
- 2.2.2 大型直剪试验21-22
- 2.3 试验方案与方法22-28
- 2.3.1 非饱和红黏土的剪切强度特性试验研究的试验方案23-24
- 2.3.2 粗粒料的强度及颗粒破碎特性试验研究的试验方案24-26
- 2.3.3 土石混合体的剪切强度特性试验研究的试验方案26-28
- 2.4 试验原理28-31
- 3 非饱和红黏土剪切强度特性试验结果分析31-51
- 3.1 不同含水率下剪应力—剪位移关系曲线特征31-39
- 3.2 不同干密度下剪应力—剪位移关系曲线特征39-41
- 3.3 剪切模量G随含水率及垂直压力的变化特征41-45
- 3.4 抗剪强度指标分析45-48
- 3.5 本章小结48-51
- 4 粗粒料的颗粒破碎及强度特性试验结果分析51-73
- 4.1 颗粒破碎的含义与分类51
- 4.2 颗粒破碎的影响因素51-53
- 4.3 颗粒破碎的量化分析指标53-54
- 4.4 颗粒破碎规律的量化分析54-63
- 4.4.1 垂直压力与颗粒粒径对颗粒破碎率的影响58-59
- 4.4.2 颗粒级配对颗粒破碎率的影响59-63
- 4.5 颗粒破碎与法向应力、剪应力的关系分析63-65
- 4.6 剪应力—剪位移关系曲线特征65-67
- 4.7 竖向位移—水平位移关系曲线特征67-70
- 4.8 试样抗剪强度及其指标分析70-71
- 4.9 本章小结71-73
- 5 土石混合体的剪切强度特性试验结果分析73-95
- 5.1 不同含水率条件下的结果对比分析73-83
- 5.1.1 剪应力—剪位移关系曲线特征73-76
- 5.1.2 竖向位移—水平位移关系曲线特征76-78
- 5.1.3 剪切模量G随含水率及垂直压力的变化特征78-79
- 5.1.4 抗剪强度及其指标分析79-83
- 5.2 不同含石率条件下的结果对比分析83-93
- 5.2.1 剪应力—剪位移关系曲线特征83-85
- 5.2.2 竖向位移—水平位移关系曲线特征85-88
- 5.2.3 剪切模量G随含石率及垂直压力的变化特征88-89
- 5.2.4 抗剪强度及其指标分析89-93
- 5.3 大型直剪试验与常规直剪试验结果对比分析93-94
- 5.4 本章小结94-95
- 6 总结与展望95-99
- 6.1 总结95-96
- 6.2 展望96-99
- 致谢99-101
- 参考文献101-103
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