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块石形状对土石混合料宏细观剪切力学特性的影响

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工程力学 2023年

作者：涂义亮李璐珊方忠隆航刘新荣冉荷重庆交通大学土木工程学院省部共建山区桥梁及隧道工程国家重点实验室重庆交通大学悉地国际设计顾问(深圳)有限公司重庆大学土木工程学院招商局重庆交通科研设计院有限公司

为了精确研究块石形状对土石混合料剪切力学特性的影响，首先，提出了一种仅用常规相机和数字图像处理技术就能实现的真实块石逆向重构方法，建立了一个由6个粒组共210个块石模型组成的数据库；然后，提出了一种土石混合料细观结构精细... 详细信息

为了精确研究块石形状对土石混合料剪切力学特性的影响，首先，提出了一种仅用常规相机和数字图像处理技术就能实现的真实块石逆向重构方法，建立了一个由6个粒组共210个块石模型组成的数据库；然后，提出了一种土石混合料细观结构精细化建模方法，建立了由不同球形度块石组成的土石混合料数值模型，并开展了数值直剪试验。结果表明：大多数块石顺着剪切方向转动，产生了明显的“齿轮效应”和“主应力旋转”；随着块石球形度的增大，块石间更易出现“齿轮失效”，使得强力链数量和旋转角度都减小，剪切带厚度变薄，从而造成土石混合料的剪胀性、抗剪强度、内摩擦角和粘聚力均降低，其中内摩擦角呈线性减小趋势，粘聚力呈指数型减小规律；填方工程中，应优先选用球形度小的块石组成土石混合料。

关键词：土石混合料三维离散元精细化建模块石形状剪切力学特性

胶结土石混合体力学特性的块石形状效应细观机理分析

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固体力学学报 2015年第6期36卷 506-516页

作者：金磊曾亚武李晶晶武汉大学土木建筑工程学院武汉430072 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071

考虑块石形状为球体、正方体和长方体三种情况,通过正方体与球体相比较来探究块石不同棱角度对胶结土石混合体力学特性的影响,通过长方体与正方体相比较来探究块石不同球度对胶结土石混合体力学特性的影响.首先,基于不规则颗粒三维离散... 详细信息

考虑块石形状为球体、正方体和长方体三种情况,通过正方体与球体相比较来探究块石不同棱角度对胶结土石混合体力学特性的影响,通过长方体与正方体相比较来探究块石不同球度对胶结土石混合体力学特性的影响.首先,基于不规则颗粒三维离散元精细模拟技术实现了正方体和长方体块石数值模型的建立;然后建立含石量为30%和80%的块石形状分别为球体、正方体和长方体的胶结土石混合体三维离散元随机结构模型;最后,对土石混合体大三轴试验进行颗粒流数值模拟,获得了不同含石量、不同块石形状下胶结土石混合体的强度特征和变形特征,并分别就低、高两种含石量下块石形状对土石混合体力学特性影响的细观机理进行了深入地分析.结果表明:块石含量和形状均会显著影响胶结土石混合体的力学特性,并且两者间具有复杂的交互作用;微裂纹、块石颗粒平均旋转量、应变能和摩擦功等的演化规律能够很好地从细观水平上反映块石形状影响的作用机理.

关键词：胶结土石混合体三维离散元块石形状细观机理颗粒旋转

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块石形状对土石混合边坡稳定性的影响分析

江苏科技大学学报（自然科学版） 2021年第3期35卷 95-102页

作者：刘顺青蔡国军姜朋明周爱兆孙可江苏科技大学土木工程与建筑学院镇江212100 东南大学岩土工程研究所南京211189

为分析块石形状对土石混合边坡稳定性的影响,基于随机块石生成系统,随机生成了块石形状为圆形、六边形、四边形及三角形,含石率从10%~60%的边坡模型,不同块石形状下每种含石率均考虑8个不同的块石分布位置,最后将生成的模型导入极限分... 详细信息

为分析块石形状对土石混合边坡稳定性的影响,基于随机块石生成系统,随机生成了块石形状为圆形、六边形、四边形及三角形,含石率从10%~60%的边坡模型,不同块石形状下每种含石率均考虑8个不同的块石分布位置,最后将生成的模型导入极限分析程序中建立数值分析模型,采用有限元极限分析法对该类型边坡的稳定性进行了分析.研究表明,块石形状及含石率相同时,土石混合边坡的最大、最小下、上限安全系数的差值与块石空间分布位置关系较大;相同含石率下土石混合边坡下、上限安全系数平均值的大小关系依次为三角形、四边形、六边形及圆形,但是块石形状效应的影响程度与含石率密切相关;4种块石形状下土石混合边坡的剪切带均呈现出“绕石”、“分流”及“包含”模式.研究结果为土石混合边坡的设计及施工提供参考依据.

关键词：土石混合边坡块石形状极限分析含石率稳定性

块石形状对土石混合体力学行为影响的颗粒流模拟

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计算力学学报 2016年第5期33卷 753-759,790页

作者：金磊曾亚武武汉大学土木建筑工程学院武汉430072

考虑块石形状为球体、正方体和长方体三种情况,通过正方体与球体相比较来探究块石棱角度不同对土石混合体力学特性的影响,通过长方体与正方体相比较来探究块石球度不同对土石混合体力学特性的影响。首先,提出特定形状块石三维离散元精... 详细信息

考虑块石形状为球体、正方体和长方体三种情况,通过正方体与球体相比较来探究块石棱角度不同对土石混合体力学特性的影响,通过长方体与正方体相比较来探究块石球度不同对土石混合体力学特性的影响。首先,提出特定形状块石三维离散元精细建模的方法;接着建立含石量为30%和80%的块石形状分别为球体、正方体和长方体的土石混合体三维颗粒流数值模型;然后,对土石混合体大三轴试验进行颗粒流模拟,获得了不同含石量及不同块石形状的土石混合体试样的宏观力学特征;最后,详细分析了块石形状对土石混合体力学行为影响的细观机理。结果表明,块石形状会影响土石混合体的力学行为,其影响的程度与含石量密切相关;配位数、块石颗粒平均旋转量和摩擦功的演化规律能够很好地从细观水平上反映块石形状的作用机理。

关键词：土石混合体颗粒流块石形状含石量细观机理

块石含量及形状对胶结土石混合体力学性能影响的大型三轴试验

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岩土力学 2017年第1期38卷 141-149页

作者：金磊曾亚武张森武汉大学土木建筑工程学院湖北武汉430072

胶结土石混合体在自然界中分布广泛,为了揭示块石含量和块石形状对其力学特性的影响,开展了一系列室内大三轴试验研究。首先,通过掺有一定量水泥的土石混合体试样与未掺水泥的试样进行对比,以论证土石混合体有必要进一步划分为胶结土石... 详细信息

胶结土石混合体在自然界中分布广泛,为了揭示块石含量和块石形状对其力学特性的影响,开展了一系列室内大三轴试验研究。首先,通过掺有一定量水泥的土石混合体试样与未掺水泥的试样进行对比,以论证土石混合体有必要进一步划分为胶结土石混合体和无胶结土石混合体。然后,针对胶结土石混合体设计并进行了不同块石含量和块石形状的对比试验。最后,对胶结土石混合体力学特性的块石含量和块石形状效应进行了分析探讨。结果表明:水泥掺入比为3%的土石混合体试样较未掺水泥的试样强度和模量均有大幅提高,有明显的应变软化和局部化剪切带;在给定条件下,胶结土石混合体的峰值强度和脆性指数均随含石量的增加而减小;当含石量为40%时,块石为碎石的胶结土石混合体试样与块石为卵石的试样相比峰值强度略低,而残余强度略高;而当含石量为70%时,无论是峰值强度还是残余强度,块石为碎石的试样均比块石为卵石的试样大,围压较大时尤为明显。

关键词：胶结土石混合体大三轴试验含石量块石形状

块石含量及形状对胶结充填体力学性能影响研究

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矿业研究与开发 2018年第3期38卷 73-76页

作者：卢森汪小平江西理工大学建筑与测绘工程学院江西赣州市341000

为研究块石含量及形状对胶结充填体力学性能的影响,针对胶结充填体进行了不同块石含量和块石形状的对比试验。实验发现:在给定条件下,胶结充填体的峰值强度随含石量的增加先增后减;当含石量小于30%时,块石为废石的胶结充填体试样与块石... 详细信息

为研究块石含量及形状对胶结充填体力学性能的影响,针对胶结充填体进行了不同块石含量和块石形状的对比试验。实验发现:在给定条件下,胶结充填体的峰值强度随含石量的增加先增后减;当含石量小于30%时,块石为废石的胶结充填体试样与块石为卵石的试样相比峰值强度略低;而当含石量大于30%时,块石为废石的试样峰值强度比块石为卵石的试样大。废石充填体黏聚力随含石量增加而下降,内摩擦角有增大趋势;卵石充填体黏聚力与废石充填体类似,但内摩擦角随含石量表现出先增后减趋势。结果表明:块石含量及形状对充填体抗压强度有影响,且含量小于30%时,废石对充填体抗压强度敏感,超过30%,卵石对充填体抗压强度敏感;块石含量对充填体黏聚力有抑制作用;当块石为废石时,块石含量对内摩擦角有促进作用,当块石为卵石时,块石含量存在最优值使得块石充填体内摩擦角最大。

关键词：胶结充填体块石形状含石量碎石卵石