【摘要】：巖土是一種大自然的松散顆粒介質(zhì)體，具有固、液、氣三相，屬于密集材料顆粒介質(zhì)。同時(shí)巖土顆粒介質(zhì)是由大小不一、形狀各異的顆粒聚集一起而形成的非連續(xù)體，其力學(xué)性質(zhì)與顆粒大小、形狀、分布及顆粒間的連結(jié)方式等細(xì)觀微結(jié)構(gòu)相關(guān)，，具有十分復(fù)雜和特殊的力學(xué)性質(zhì)。從細(xì)微觀的角度來認(rèn)識(shí)土顆粒介質(zhì)意義重大，不僅有利于對(duì)顆粒介質(zhì)體系內(nèi)在機(jī)理的解釋，也有利于對(duì)實(shí)際巖土工程問題提供合理有效的指導(dǎo)方法。本文在研究巖土顆粒介質(zhì)時(shí)僅考慮固相物質(zhì)，暫時(shí)不考慮液相和氣相物質(zhì)，理想地將巖土顆粒近似為圓形，該種假定能很好地研究土體有效應(yīng)力（扣除孔壓和水壓）及其變形特性。因此，本文利用光彈試驗(yàn)技術(shù)法進(jìn)行了壓縮和剪切可視化試驗(yàn)與分析。本文的主要研究成果有以下幾個(gè)方面： （1）顆粒體系力鏈分布如樹杈或網(wǎng)狀，在壓縮試驗(yàn)中力鏈分布主要是豎直向下，剪切試驗(yàn)的力鏈分布主要是傾斜向上，力鏈分布具有不均勻性。剪切試驗(yàn)中搭拱效應(yīng)的形成與消失，可視化地說明顆粒體系的剪切破壞和顆粒重組；從微觀角度揭示了顆粒介質(zhì)體系剪脹和剪縮的機(jī)理是由于顆粒之間的相互擠壓、剪切松動(dòng)或緊密后顆粒重新分布排列。體系的初始排列狀態(tài)、顆粒體積分?jǐn)?shù)、邊界荷載作用形式、顆粒粒徑大小及加強(qiáng)顆粒等因素都是影響力鏈網(wǎng)格發(fā)展的因素。 （2）應(yīng)力拱效應(yīng)是顆粒介質(zhì)不同于連續(xù)介質(zhì)的特點(diǎn)之一。本文可視化地證明無粘性顆粒應(yīng)力拱是存在的，其拱圈厚度與樁的截面寬度有直接關(guān)系，顆粒層厚度對(duì)應(yīng)力拱形狀影響明顯。隨著邊界荷載的增大，應(yīng)力拱效應(yīng)會(huì)發(fā)生極限破壞，但隨后新的拱結(jié)構(gòu)逐漸形成，邊界荷載大小影響應(yīng)力拱高度。距徑比影響應(yīng)力拱的形成，本文定性地認(rèn)為在粒徑3mm顆粒體系中，距徑比L/D設(shè)置為1：2時(shí)最為合理。 （3）對(duì)壓縮和剪切模型的光彈圖片進(jìn)行了數(shù)字圖像分析。顆粒體系在未施加邊界荷載前，其幾何結(jié)構(gòu)已經(jīng)存在初始結(jié)構(gòu)各向異性。壓縮荷載使體系的各向異性增強(qiáng)，剪切荷載減弱體系的各向異性。顆粒介質(zhì)的幾何結(jié)構(gòu)各向異性影響著體系內(nèi)部應(yīng)力的分布。粒徑大小和顆粒級(jí)配影響著幾何結(jié)構(gòu)的各向異性，從而影響體系內(nèi)部的應(yīng)力分布。 （4）顆�？梢暬灰茍龅淖兓忉屃藨�(yīng)力拱效應(yīng)形成的條件是：一是土顆粒之間產(chǎn)生不均勻位移或相對(duì)位移，二是作為支撐拱腳的存在。本文擬合出應(yīng)力拱應(yīng)力場，進(jìn)一步闡述討論邊界荷載大小、顆粒層厚度及距徑比是應(yīng)力拱效應(yīng)的主要影響因素。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU43

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2515902