粗粒土初始结构效应对颗粒破碎的影响研究

为研究粗粒土的初始结构综合特征对其颗粒破碎程度的影响,采用一种改进的直剪试验,获得不同初始结构条件下粗粒土剪切破坏参数,结合图像识别技术,获取直剪过程中粗粒土的结构特征。通过主成分分析法,建立了初始结构综合参数Y 0,以此对不同初始结构粗粒土的结构特征进行定量描述。最终,构建了一种离散元数值模型,该模型真实地反映了颗粒破碎过程。研究结果表明:(1)不同粒径组的颗粒自身破碎程度受其质量分数影响,且整体破碎程度主要由粗颗粒质量分数决定;(2)颗粒破碎程度随法向应力增大呈现线性变化规律,而加权裂离率B d与初始结构综合参数Y 0则呈指数函数关系;(3)在相同法向应力条件下,当颗粒特征强度越大时,不同初始结构间颗粒破碎差异越小,并根据颗粒特征强度σc与加权裂离率B d曲线建立了二者的函数关系式;(4)结合试验结果,最终构建了考虑初始结构效应的粗粒土破碎程度预测模型,并通过相关文献验证了该模型的适用性。