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岩土力学 2023年第4期44卷 1120-1129,1152页

作者：尹福顺李飒刘鑫天津大学建筑工程学院天津300350 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300350

目前对钙质土压缩特性的研究主要集中在钙质细砂,而实际工程中广泛存在钙质粗粒料,因此对钙质粗粒料压缩特性开展研究具有重要意义。通过颗粒强度测定仪和全自动大型固结仪对钙质土进行了单颗粒破碎试验和一维压缩试验,研究了颗粒粒径... 详细信息

目前对钙质土压缩特性的研究主要集中在钙质细砂,而实际工程中广泛存在钙质粗粒料,因此对钙质粗粒料压缩特性开展研究具有重要意义。通过颗粒强度测定仪和全自动大型固结仪对钙质土进行了单颗粒破碎试验和一维压缩试验,研究了颗粒粒径和相对密度对钙质粗粒料的颗粒强度和压缩特性的影响。单颗粒试验结果表明,钙质砂单颗粒的特征应力随着颗粒相对密度的增大而增大;单颗粒的破碎强度具有明显的尺寸效应,可利用单颗粒的特征应力进行标准化,且服从Weibull分布。压缩试验结果表明,单一粒径试样破碎后的分形维数随颗粒粒径的增大而增大;试样的Hardin破碎率与塑性功的关系为幂函数关系;在本次试验条件下,单一粒径试样的屈服应力与单颗粒的特征应力存在近似线性关系。

关键词：钙质土单颗粒破碎试验一维压缩试验颗粒粒径相对密度

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建筑拆除废弃物再生骨料颗粒破碎与压缩特性

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Journal of Central South University 2023年第10期30卷 3499-3516页

作者：孔坤锋陈锋肖源杰李昀博姜钰王萌 TUTUMLUER Erol 陈宇亮李志勇 Railway Engineering Research Institute China Academy of Railway Sciences Corporation LimitedBeijing 100081China School of Civil Engineering Central South UniversityChangsha 410075China Key Laboratory of Engineering Structures of Heavy-haul Railway of Ministry of Education(Central South University) Changsha 410075China Department of Civil&Environmental Engineering University of Illinois at Urbana-ChampaignUrbanaIL 61801U.S.A. Hunan Communications Research Institute Corporation Limited Changsha 410015China

使用回收的建筑拆除废弃物作为无黏结骨料是路面基层/底基层施工的资源节约型、经济型和生态友好型替代方法之一。单个粗集料颗粒的细观强度和压碎特性会对此类再生无黏结集料的宏观强度和变形行为产生重大影响。本文通过单颗粒压碎试... 详细信息

使用回收的建筑拆除废弃物作为无黏结骨料是路面基层/底基层施工的资源节约型、经济型和生态友好型替代方法之一。单个粗集料颗粒的细观强度和压碎特性会对此类再生无黏结集料的宏观强度和变形行为产生重大影响。本文通过单颗粒压碎试验和侧限压缩试验系统地研究了不同粒径和成分的再生骨料的压碎强度和压缩变形特性。试验结果表明,单颗粒破碎强度具有显著的尺寸效应,对于同种类型的再生骨料,破碎应力峰值随颗粒尺寸的增大而减小。此外,采用双曲线函数可以很好地描述侧限压缩过程的应力-应变关系。在相同的垂直应力水平下,随着粒径的增大,垂直应变和屈服应力值分别逐渐增大和减小。最后,采用颗粒破碎指标B_(r)量化了不同垂直应力水平下各粒度范围的颗粒破碎情况。根据破碎指标Br的预测公式的极限值,可得出各粒度范围的极限破碎状态。

关键词：建筑拆除废弃物再生骨料颗粒破碎永久变形单颗粒破碎试验侧限压缩试验

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钙质粗粒料颗粒强度及变形特性的试验研究

钙质粗粒料颗粒强度及变形特性的试验研究

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作者：尹福顺天津大学

学位级别：硕士

钙质土通常是指生物成因的海相沉积物,是一种富含碳酸钙或其它难溶碳酸盐类物质的特殊岩土介质,在我国南海分布广泛。由于其特殊形成原因,使得其工程力学特性与一般的陆相沉积物的力学特性存在明显的不同。目前对钙质土的研究主要集中... 详细信息

钙质土通常是指生物成因的海相沉积物,是一种富含碳酸钙或其它难溶碳酸盐类物质的特殊岩土介质,在我国南海分布广泛。由于其特殊形成原因,使得其工程力学特性与一般的陆相沉积物的力学特性存在明显的不同。目前对钙质土的研究主要集中在细粒钙质土,然而在实际工程中存在很多大粒径的钙质土颗粒,单纯的研究细粒钙质土力学性质不能满足实际工程的需求,因此对粗粒钙质土力学特性开展研究具有重要意义。本文通过智能颗粒强度测定仪和全自动大型固结仪对钙质土进行了单颗粒破碎试验和一维压缩试验,系统的研究了钙质土的单颗粒强度特性和压缩特性。本文的主要研究内容和研究成果如下:(1)对0.5-20mm粒径范围的两种比重不同的钙质土进行单颗粒破碎试验,研究了粒径和密度对钙质土颗粒强度特性的影响。试验结果表明:两种钙质土颗粒的破碎强度和破碎能量均服从Weibull分布;钙质土颗粒的破碎强度具有明显的尺寸效应,破碎应力随着颗粒粒径的增大而减小,两者在双对数坐标系中呈现线性关系;钙质土单颗粒破碎的粒径分布满足分形特性,得到的分形维数不受颗粒粒径的影响,只与土样有关系;颗粒的破碎应力随着密度的增大而增大。(2)对单一粒径钙质土进行一维压缩试验,研究了颗粒粒径、密度、竖向应力等因素对钙质土颗粒压缩特性的影响。试验结果表明:同一试样颗粒的破碎率随竖向应力的增大而增大;相同应力条件下,颗粒的破碎率随颗粒粒径的增大而增大,随密度的增大而减小;在3.2MPa竖向应力下,破碎后的分形维数随着颗粒粒径的增大而增大,颗粒粒径相同的试样破碎后的分形维数随密度的增大而减小,低应力条件下颗粒破碎后的分形特性不明显;建立了钙质土试样的相对破碎率与输入功之间的联系,为幂函数关系;对屈服应力和特征应力随颗粒粒径的变化规律进行分析,建立了颗粒特征应力与试样屈服应力之间的函数关系式。(3)对复杂粒径钙质土试样进行一维压缩试验,研究了分形维数、颗粒粒径、终止应力等因素对钙质土颗粒压缩特性的影响。试验结果表明:试样颗粒的破碎程度随着分形维数和颗粒粒径的增大而降低;破碎后试样的分形维数大于试验之前的初始分形维数,试验前后试样分形维数的差值随着竖向应力的增大而增大;最大颗粒粒径相同时,试样初始分形维数越大,试验前后试样分形维数的差值越小;初始分形维数相同时,不同最大颗粒粒径试样破碎后得到的试样分形维数相差不多;建立了钙质土试样相对破碎率与输入功之间的联系,为幂函数关系。

关键词：钙质土单颗粒破碎试验一维压缩试验颗粒强度压缩特性

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钙质砂细观结构表征及颗粒破碎行为研究

钙质砂细观结构表征及颗粒破碎行为研究

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作者：库泉华中科技大学

学位级别：硕士

近年来,随着南海岛礁建设的快速发展,钙质砂这种特殊的岩土介质材料越来越受到专家学者们的重视。与传统石英砂不同,钙质砂细观结构复杂,且表现出高度的破碎性,从而导致其工程力学性质不佳。为了深入地了解钙质砂颗粒的工程力学性能,本... 详细信息

近年来,随着南海岛礁建设的快速发展,钙质砂这种特殊的岩土介质材料越来越受到专家学者们的重视。与传统石英砂不同,钙质砂细观结构复杂,且表现出高度的破碎性,从而导致其工程力学性质不佳。为了深入地了解钙质砂颗粒的工程力学性能,本文借助高精度X射线计算机断层(CT)扫描与改进的图像处理技术,获取了钙质砂颗粒的三维CT图像,表征了钙质砂的颗粒形态与内孔隙结构,进一步通过钙质砂单颗粒破碎的试验与模拟研究,探讨了钙质砂颗粒细观结构与其颗粒破碎行为之间的内在联系,为阐明钙质砂的破碎行为本质提供了理论依据。首先随机选取3～5mm大小的钙质砂颗粒,获取其CT扫描得到的三维图像,并利用图像处理技术,得到了单个钙质砂颗粒及其内部孔隙的三维二值图像。其中,使用阈值分割获取图像的三维二值图像,同时利用Closing算法平滑了钙质砂颗粒表面从而使识别单个钙质砂颗粒更为精确。在识别单个钙质砂颗粒后本文采用了形态学参数,如球度,长径比,内孔隙孔径分布等对颗粒形态以及内部孔隙进行表征。同时本文计算了颗粒内部孔隙的渗透性系数。研究结果表明,不同于普通石英砂颗粒,钙质砂颗粒结构较为复杂,球度凸度等参数较石英砂颗粒小,且钙质砂颗粒内部孔隙的绝对渗透率与其自身的内孔隙率和欧拉示性数具有相关性。其次借助于钙质砂单颗粒压碎试验的原位CT扫描,深入研究了钙质砂颗粒破碎过程中的裂纹扩展与碎片形态演化规律。图像分析结果表明钙质砂颗粒破碎时裂纹趋向于沿着颗粒内部具有较大缺陷处扩展,且破碎后的碎片较原始颗粒更趋向于片状分布。最后,基于钙质砂颗粒的CT数据,建立了钙质砂颗粒的离散连续耦合分析(FDEM)模型,实现了钙质砂颗粒压碎过程的准确模拟,探究了钙质砂颗粒内孔隙结构对于其破碎行为的影响。模拟结果表明钙质砂颗粒内孔隙率以及孔隙结构的拓扑特征均会直接影响其颗粒压碎强度以及裂纹分布。

关键词：钙质砂内孔隙渗透性单颗粒破碎试验数值模拟

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