土體介質是地質循環(huán)作用下由固體顆粒、孔隙液體和孔隙氣體組成的多相地質材料,不同尺度土顆粒之間形成的復雜微細觀結構以及各相物質之間的相互協(xié)調作用,導致土體在不同尺度結構層次呈現(xiàn)不同的物理機制和力學響應,突顯土體強度和變形特性的多層次耦合和跨尺度演化效應。為了解決傳統(tǒng)連續(xù)介質力學無法對顆粒尺度效應現(xiàn)象進行描述的問題,本文以高嶺土和石英砂為研究對象,用理論分析和試驗研究相結合的方法,探討各尺度土體顆粒相互作用的力學機理。通過建立具有多尺度特征的土基體膜-增強顆粒模型,闡述土體尺度效應物理力學機制并推導能夠預測土體膜模型流動應力的力學公式;結合試驗分析,研究基體體分比和增強顆粒粒徑對土體屈服強度的影響規(guī)律并求解力學模型的微細觀參數(shù),將試驗結果與理論結果進行對比,驗證土基體膜-增強顆粒模型在分析土體多尺度耦合力學特性方面的有效性和適用性。本文完成的研究工作與結論有以下幾個方面:（1）基于土基體膜-增強顆粒模型理論框架,引入了土基體膜厚度和等效應變梯兩個參數(shù),從能量角度推導了土基體膜-增強顆粒模型的流動應力公式,為解釋土體顆粒尺度效應奠定了理論基礎。（2）制備一系列具有不同基體體分比和增強顆粒粒徑... 

【文章來源】：華南理工大學廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

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技術路線圖

第二章 土基體膜-增強顆粒模型理論分析（4）當基體顆粒持續(xù)增加時，結構中基體顆粒將增強顆粒完全包裹，并能形成一定的厚度，這種在增強顆粒表面形成一定厚度的基體介質稱為“土基體膜”。此時增強顆粒之間由土基體膜進行隔墊，當土基體膜厚度 δ 在一定范圍時，結構中的增強顆粒之間的作用會被基體顆粒消耗但是不能完全消耗掉，依然有部分作用通過基體顆粒傳遞給相鄰的增強顆粒，此時結構體系中的作用較為復雜，既包括增強顆粒與基體顆粒之間的作用，同時也包括增強顆粒之間的作用。如圖 2-2（d）所示。根據(jù)上述土基體膜的演化過程，我們可以將土基體膜-增強顆粒模型分為以下兩種情況：（1）基體介質未填滿增強顆粒之間的孔隙me ，此時增強顆粒之間以直接接觸為主，但也存在少量的增強顆粒與基體介質相互接觸；（2）基體介質首先填滿增強顆粒之間的孔隙 ，剩余的基體介質再在顆粒表面形成網(wǎng)狀土基體包裹膜。以上兩種模型均稱為土基體膜-增強顆粒模型（簡稱土體膜模型），模型簡圖如圖 2-3 所示。

華南理工大學碩士學位論文( )G k kkA N f d A) 和式 (2-41) ~ (2-43)，可算得協(xié)調微裂紋密度：2 ( , , )G kA d c 12( ,c, ). ( )( , , )( )k kkkf d f dd cf d m( )( ,c, ) ( , )Mdkk kdkg df d c dd m13( )( )Mdkk kdkg df d dd m24( )( )Mdkk kdkg df d dd

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