土石混合料的颗粒分形特征及其工程应用研究

应用分形几何理论,阐述了土石混合料颗粒分布的分形特征。分维值(Dimen-sion)作为描述土石混合料粒度分布特征的一个序参量,其大小反映了颗粒的粗细程度和集中、不均匀特征,即颗粒分布的空间结构性,与土石混合料的工程性质必然存在内在的联系。土石混合料的颗粒组成分维值D求取方便,可以通过常规的颗粒分析试验结果直接确定。研究结果表明:相对细粒物质的含量越高,分维值越高;相对粗粒物质的含量越高,分维值越低;分维值与现行规范中反映土颗粒级配情况的不均匀系数Cu、曲率系数Cc存在固定的关系,可以用来替代Cu、Cc作为土石混合料的工程分类指标。     

土石混合料力学特征影响因素的试验研究

采用大型土石混合料三轴试验机对三类试样进行多组常规三轴试验和K-G模型试验,分析了应力路径、密实度、含石量、粗集料含量、最大颗粒粒径对于混合料强度及变形特征的影响.得到诸如:混合料中粗颗粒的强度影响混合料的整体强度;随着密度的增大,土石混合料颗粒间的接触力和咬合力增大等规律.     

土石混合料大型击实试验研究

采用自行研制的大型击实仪,对土石混合料进行了击实试验。试验结果表明:粗颗粒含量对土石混合料的最大干密度影响较大,其中粗颗粒含量为70%是土石混合料最大干密度变化的分界点;最大粒径对土石混合料的最大干密度和最佳含水量影响较小。土石混合料的最佳含水量随粗颗粒含量增加而减小,当粗颗粒含量大于70%时,土石混合料中细粒土的含水量急剧增加。     

土石混合料粒度特征及其分维研究

阐述土石混合料的粒度分布具有分形特征,分形理论可用来描述土石混合料的粒度分布。采用质量来确定DF较为方便,且能获得令人满意的效果,同时,颗粒分析试验的数据可直接用来计算DF。研究结果表明,分维值越高,细粒物质的相对含量就高;分维数越低,粗粒料的含量就越高。将啡作为土石混合料的分类指标,具有一定的可能性。     

土石混和料大型击实试验研究

采用自行研制的大型击实仪对土石混合料进行击实试验,不同击实功、击实方法及超粒径处理方法情况下击实试验结果表明:土石混和料的最大干密度和最佳含水量随粗颗粒含量不同而不同,其中粗颗粒含量较少时,击实功的变化对土石混合料干密度的影响较大;对于土石混合料,不同击实方法得到的最佳含水量和最大干密度均相差较大,其中大型击实法得到的最大干密度值最大;对于土石混合料中超粒径部分,采用等重量替换法处理时中型击实试验得到的最大干密度与大型击实试验结果接近.     

土石混合体的力学性能影响因素研究

土石混合体由粗料和细料两部分组成,目前作为路基填筑材料被广泛使用在国内外的公路建设上,其力学性能一直受到广大研究者的关注,土石混合料的抗剪强度组成以及剪切变形机理,是关注的重点。该文采用大型三轴试验的手段研究土石混合料的强度特性,着重考虑含石量、密度和围压这一系列因素对土石混合体强度特征的影响,通过改变这些指标研究土石混合体抗剪强度的衰变规律。     

土石混填路基填料散体本构关系研究

从土石混合料颗粒的接触特征出发,结合颗粒接触力及接触力的法方向的空间分布,并忽略颗粒自身的变形,建立起土石混合料颗粒的刚性接触模型：同时将接触力同局部应力联系起来,建立了土石混合料的局部本构关系：以此为基础,建立了土石混合料的二维散体本构关系：研究表明在土石混合料变形过程中,其组构将不断发生变化,物理力学参数也随之改变,并且组构的变化将对土石混合料的宏观力学响应特征产生重要的影响：     

土石混和料大型击实试验研究

采用自行研制的大型击实仪对土石混合料进行击实试验，不同击实功、击实方法及超粒径处理方法情况下击实试验结果表明：土石混和料的最大干密度和最佳含水量随粗颗粒含量不同而不同，其中粗颗粒含量较少时，击实功的变化对土石混合料干密度的影响较大；对于土石混合料，不同击实方法得到的最佳含水量和最大干密度均相差较大，其中大型击实法得到的最大干密度值最大；对于土石混合料中超粒径部分，采用等重量替换法处理时中型击实试验得到的最大干密度与大型击实试验结果接近。     

土石混合料工程特性试验研究

以土石混合料为研究对象，由于组成土石混合料的粗颗粒和细颗粒自身性质差异较大，还存在含石量、粒径和级配等因素的影响，导致其力学性能更为复杂。为了对其基本特性进行把控，使得土石混合料的路用性能达到最佳状态，对其进行力学特性和抗压强度试验研究。试验结果表明：含石量对土石混合料结构组成影响较为关键，粒径大小决定着土石混合料内部孔隙的大小，从而对其力学性能产生影响；土石混合料的含水率与颗粒粒径有关，随着粒径的增加，含水率逐渐减小；又根据土石混合料无侧限抗压强度试验，在击实功较小时，土石混合料的无侧限抗压强度随击实功增加有明显的增大趋势，含水率对试样的无侧限抗压强度影响很明显，其中最优含水率所对应的无侧限抗压强度最大。     

土石混合料结构强度的微观分析

根据颗粒随筛孔直径的质量分布函数,求出土石混合料粗颗粒部分颗粒总数,进而确定出土石混合料粗颗粒部分等效半径.基于散粒体平均应力与颗粒微观接触力之间的关系,引入颗粒形状修正系数,得到土石混合料的三维应力-应变关系.结果表明:影响土石混合料结构强度的主要因素有孔隙比、等效粒径、形状修正系数及刚度比例系数等参数,其中形状修正系数越大,等效半径及孔隙比越小,土石混合料的力学性能越好,反之越差.