土石混合料剪切特性及块石破碎特征.PDF

第 39 卷第 3 期 岩 土 力 学 Vol.39 No.3 2018 年 3 月 Rock and Soil Mechanics Mar. 2018 DOI ：10.16285/j.rsm.2017.1425 土石混合料剪切特性及块石破碎特征 1, 2 1, 2 1, 2 1, 2 1, 2 3 雷晓丹 ，杨忠平 ，张晓景 ，涂义亮 ，刘树林 ，胡元鑫 （1. 重庆大学 山地城镇建设与新技术教育部重点实验室，重庆 400045 ；2. 重庆大学 土木工程学院，重庆 400045 ； 3. 重庆江北国际机场扩建指挥部，重庆 401120 ） 摘 要：通过室内大型直剪试验和基于 PFC2D 的颗粒离散元数值模型，探讨考虑块石破碎的土石混合料的剪切特性及块石破 碎特征。以土石混合料室内大型直剪试验和筛分试验为基础，提出了一种能真实描述块石形态特征并准确反映块石破碎效应 的土石混合料颗粒离散元数值建模方法，模拟并分析了 6 种含石量土石混合料在 4 种不同法向应力作用下的剪切特性及块石 破碎特征。结果表明：土石混合料抗剪强度随含石量的增大而增大，且基本符合摩尔-库仑 （M-C ）强度准则，随着含石量 增大，内摩擦角呈现 “慢—快—慢”增长趋势，黏聚力则呈现先增后减再增大的变化趋势。剪切后土石混合料块石破碎形式 可归纳为表面研磨、局部破碎、完全破裂、完全破碎 4 种方式。提出了一种新的颗粒破碎指标，该指标能够准确描述粒径大 于 5 mm 的块石的破碎程度，其随含石量和法向应力的增大而增大。通过对土石混合料颗粒离散元数值模型剪切面的分析发 现，剪切面出现 “剪斜”现象，其起伏程度随含石量增大愈加明显，且随着含石量增大剪切面附近剪裂隙数量增多，土石混 合料在剪切过程中的破坏为拉-剪混合破坏。 关 键 词：土石混合料；剪切特性；块石破碎；剪切面特征 中图分类号：TU 411 文献识别码：A 文章编号：1000－7598 (2018) 03 －0899－11 Shear properties and rock block breakage characteristics of soil-rock mixtures LEI Xiao-dan1, 2, YANG Zhong-ping1, 2, ZHANG Xiao-jing 1, 2, TU Yi-liang1, 2, LIU Shu-lin1, 2, HU Yua