几种高硬度透明材料与砂土接触面力学特性研究

模型试验是研究砂土类相关工程问题的必要研究手段,然而试验过程中可视化窗口的边界条件对结果的影响不容忽视。调研选取6种高硬度透明材料,开展其与ISO标准砂在5种不同法向应力下的接触剪切试验,获得每种透明材料与砂土接触面的剪应力切向位移关系以及剪切破坏强度。通过分析接触面力学特性,为平面应变试验仪器可视窗的选材提供参考。同时,通过理论研究对适合两者接触面的双曲线本构模型进行了拟合,本构模型与试验数据拟合情况较好,验证了本构模型选取的正确性,能够在砂土的受荷破坏模型数值试验的中考虑可视窗的边界条件提供接触本构。

颗粒介质剪胀、软化特性的直剪试验研究

颗粒介质的宏观力学行为特征与其微观组构演化密切相关,涉及孔隙比、颗粒形态、颗粒破碎以及各向异性等因素的交叠影响。采用DRS-I型超高压直剪试验系统对3种不同粒径的钢球进行0.4~12 MPa法向压力下的直剪试验,避免颗粒形态、颗粒破碎及各向异性的交叠影响,进而单独分析峰值强度、残余强度与孔隙比演化的关联性,以期为揭示颗粒介质的细观力学机制提供参考。结果表明:1)落雨法制得的圆球颗粒介质普遍呈现剪切软化特性,剪切过程中存在明显的峰值应力和残余应力;2)峰值强度随围压增大呈现出一定程度的减小趋势,与孔隙比变化斜率的极值相对应;3)残余强度基本不受颗粒粒径、围压的影响,对应着孔隙比的稳定值即临界状态;4)采用Rowe剪胀方程能够较好地描述颗粒介质的强度特性与体变特性的关联性。