基质胶结对土石混合体强度变形特性影响

利用应变控制式静力三轴剪切仪,对具有不同胶结程度和含石量的土石混合体试样进行了固结不排水剪切试验;通过对制备的土石混合体试样的应力-应变关系、孔隙水压力变化、有效应力路径和抗剪强度指标等试验结果的对比分析,探讨了不同胶结程度土石混合体试样的差别及产生原因。试验结果表明:不同胶结程度土石混合体破坏方式可分为剪切带破坏和鼓肚变形破坏两种基本类型;胶结使得土石混合体应力应变关系和孔隙水压力变化与未胶结土石混合体差异明显,胶结作用对土石混合体的剪胀和软化特性影响显著。在块石软硬程度、形状及试样密实度相近的条件下,不论是否胶结或胶结程度如何,土石混合体有效内摩擦角φ’与无量纲粒度分布特征参数D50WBP/D60具有较好的线性相关性。试验结论为确定不同胶结程度土石混合体强度提供了参考。

胶结颗粒料力学行为与声发射信号特征

胶结颗粒料是由胶结流体填充密实堆积颗粒体部分孔隙得到,硬化后的胶结流体限制颗粒的转动和移动,赋予颗粒材料整体性力学行为。该文基于自流可控灌浆技术制备胶结颗粒料试样,其中采用高强度的陶瓷球作为颗粒料骨架,胶结流体为自密实水泥净浆。通过单轴压缩试验研究了胶结基质含量对胶结颗粒料力学行为的影响,同时采用声发射量测系统对试样加载过程进行监测。研究结果表明:胶结颗粒料以脆性破坏为主,峰值前的应力应变曲线可分为压密阶段和线弹性段;峰值后,低胶结量的试样存在应变硬化现象和第二峰值,第二峰值强度远低于材料的峰值强度,随着胶结基质含量的提高,应变硬化现象逐渐消失。胶结颗粒料的峰值强度随胶结基质体积分数线性变化且拟合直线通过原点。压密阶段应变长度随着胶结基质体积分数的增加呈线性增大,而胶结基质体积分数对线弹性段应变长度无明显影响。当胶结颗粒料的胶结基质含量较低时,其声发射信号主要集中在峰值点附近;提高胶结基质含量,声发射信号产生时间前移至线弹性段;进一步增加胶结基质体积分数,声发射事件在压密阶段中期出现,并在线弹性段快速增强后维持在高水平。该研究成果有助于进一步理解胶结颗粒料的力学行为,同时对砂岩、砾岩、堆石混凝土和灌浆胶结砂土也具有重要参考价值。