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堆石料应力应变特性及强度特性的粒径效应研究

李国英  杨杰  
【摘要】:大型三轴试验是研究堆石料应力应变特性和强度特性的主要技术途径,但受试样尺寸的限制,三轴试验堆石料最大粒径仅为6 cm,三轴试样必须经过缩尺。经过缩尺的堆石料其强度特性和应力变形特性与原级配堆石料存在明显差异,采用大型三轴试验获取的堆石料模型参数用于土石坝应力变形计算,坝体沉降计算结果与实测结果有较大差异,通常表现为100 m级高度以下低坝计算结果大于实测结果,高堆石坝计算结果则小于实测结果,且坝高越大,沉降计算结果偏小越明显。为此研究原级配条件下堆石料的应力应变和强度特性对堆石坝应力变形预测及坝体设计具有重大意义。本文采用室内大型三轴试验和颗粒流数值试验研究了一种堆石料在不同缩尺比例下的工程特性,研究了级配曲线相似,最大粒径分别为100 mm、200 mm、300 mm、500 mm和700 mm的堆石料在相同孔隙率条件下的应力应变和强度特性。结果表明:随颗粒最大粒径的增大,堆石体初始切线模量呈较小的增大趋势,体积应变呈明显增大趋势;低围压下试样峰值强度随堆石料颗粒粒径增大呈增大趋势,高围压下颗粒粒径较大的堆石料表现出应变软化特性,峰值强度随颗粒粒径的增大呈减小趋势;堆石料的最大颗粒粒径越大,颗粒破碎率也越大;随堆石料最大颗粒粒径增大,堆石体初始摩擦角有所增加,而摩擦角随围压增加下降的幅度明显增大。

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