块石尺寸对土石混合体强度特性的影响研究

选择块石类型为卵砾石,土料为含砂低液限黏土,含石率为50%;通过室内中三轴试验研究了4种不同卵砾石尺寸下的土石混合体的强度及变形特征。试验结果表明:1不同卵砾石尺寸各围压下土石混合体的应力应变关系曲线为硬化型曲线;随着卵砾石尺寸的增大,试样的峰值强度减小,高围压下尤其显著;2不同卵砾石尺寸各围压下土石混合体的体积应变随着轴向应变的增加而增大,剪切过程中直至破坏试样一直处于剪缩状态;3土与卵砾石混合体的内摩擦角与卵砾石的分形维度近似符合抛物线函数关系变化。试验分析所得的研究结果,为深入研究土石混合体这类特殊的地质体提供一定的理论依据。

基于透明土石混合体的水力侵蚀特性研究

土石混合体是一种力学性质极其不均匀的材料,其水力侵蚀过程往往也是复杂和难以预测的。现有的水力侵蚀试验往往难以观察土石混合体水力侵蚀过程的变化,而透明土石混合体是一种可以较好地还原真实土石混合体力学性质的相似材料。基于此,进行了透明土石混合体水力侵蚀模型试验。试验考虑了含石量、块石尺寸、固结压力3个内在因素及流量外在因素。对试验结果进行二维断面分析以及三维重构,结果表明:对于每个试样组,存在一个平均侵蚀速率及临界侵蚀流量,平均侵蚀速率越小、临界侵蚀流量越大表明试样抗侵蚀能力越强。试样的抗侵蚀能力随着含石量增大而先增大后减小,随着块石尺寸增大而先增大后减小,随着固结压力增大而增大。纯土试样在低流速冲刷下最终会趋于光滑、平缓的“S”型岸坡,而在高流速冲刷下会在前端形成较陡的坡,而后端土体几乎被冲走;土石混合体通常在水力侵蚀下呈块状剥离,最终形成表面粗糙的倒梯形岸坡。

采用波动方法探测土石混合体结构特性的可行性研究

将土石混合体概化为由土体和块石随机分布构成的宏观致密和等效均匀介质,将深部爆源的爆炸效果用等效冲击载荷代替,以基于连续介质力学的离散元方法(CDEM)的计算程序为平台,以模型均匀随机技术为条件,通过研究土石混合体内部结构特性对应力波传播过程的影响,建立波动响应与内部结构特性(包括含石率、块石特征尺寸和土石分布规律)之间的对应关系。研究结果表明:在一定载荷条件及材料性质下,加速度波的最大振幅和主频受含石率和块石特征尺寸的影响有着规律性的变化;均匀分布情况下,不同分布规律对于波动响应的影响很小,可以忽略;分别给出随含石率和块石特征尺寸变化的波动响应规律(最大振幅、主频)拟合曲面,且最大振幅和主频的值满足实际工程的可测性;以给定波动响应情况为例,通过已知最大振幅和主频易在拟合影响曲面上查出含石率和块石特征尺寸。从规律性、可测性和易操作性3个方面说明采用波动方法探测土石混合体结构特性的可行性。