砂礫石料是土石壩等工程的主要建筑材料,高應力狀態(tài)下砂礫石料的顆粒破碎效應加劇,會顯著影響其強度及變形特性,甚至威脅工程安全。以前坪水庫筑壩砂礫石料為例,開展了不同圍壓、不同相對密度下三軸固結排水試驗,分析了砂礫石達到臨界狀態(tài)之后的顆粒破碎規(guī)律與強度變形特性。研究表明,砂礫石料的級配在三軸試驗前后都能用分形維數(shù)較好地描述,且分形維數(shù)與圍壓之間存在顯著的線性關系,而與相對密度基本無關。這說明,圍壓是影響砂礫石料顆粒破碎程度的主要因素,相對密度的影響則可忽略。砂礫石料臨界狀態(tài)偏應力與圍壓正相關,而與相對密度無關。體積變形則受圍壓和相對密度的共同影響,圍壓越小、相對密度越大則體變的剪脹性越顯著,反之則剪脹性越弱甚至無剪脹。

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【部分圖文】：

圖1 相同相對密度試樣在不同圍壓下的 顆粒破碎規(guī)律(Dr=0.65)

表1給出了制樣相對密度為0.65時,試樣在不同圍壓試驗后各粒組含量的變化,其中粒組含量的變化為試驗后各個粒組的含量減去初始級配對應粒組的含量。圖1給出了各試樣在試驗后具體的級配曲線(圖中P為質(zhì)量分數(shù),d為顆粒粒徑)。由表1和圖1可以看出,關于顆粒破碎有兩個特征:

圖2 不同相對密度的試樣在相同圍壓下的 顆粒破碎規(guī)律(σ3=1 200 kPa)

表2和表3分別給出了圍壓為1200kPa和300kPa時不同相對密度的試樣粒組含量變化情況。由表2和表3可見,無論是在低圍壓還是高圍壓下,不同相對密度的試樣在臨界狀態(tài)時各個粒組含量的變化量幾乎相等。換言之,不同相對密度的試樣在相同圍壓下,顆粒破碎的程度是相同的,即試驗后的級....

圖3 各試樣級配分形擬合

以Dr=0.65的試樣為例,利用式(1)對制樣級配及試驗后級配進行擬合,如圖3所示。式(1)擬合得到的確定系數(shù)都大于0.99,說明式(1)擬合精度較高。制樣級配對應的分形維數(shù)D=2.331,300、600、900、1200kPa圍壓下試樣對應的分形維數(shù)分別為2.336、2.3....

圖4 分維數(shù)與相對密度的關系

計算所有試樣級配的分形維數(shù),相同圍壓條件下分形維數(shù)D與相對密度Dr的關系見圖4�？梢�,相同圍壓、不同相對密度試樣的分形維數(shù)相差很小,說明砂礫石顆粒破碎與相對密度的關系較小;隨著圍壓增大,顆粒破碎程度提高。分形維數(shù)D與圍壓的關系如圖5所示,隨著相對密度Dr的增大,砂礫石料的分形維數(shù)....

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