钙质砂颗粒形状及破碎特性试验研究

单颗粒强度及形状是影响钙质砂强度、变形和破碎的重要因素。以0.5~1.0 mm和1.0~2.0 mm粒径范围的钙质砂颗粒为研究对象,开展了颗粒形状及尺寸分类统计和单颗粒破碎试验,研究了力—位移关系、单颗粒强度—平均粒径关系和单颗粒破碎能量。结果表明:块状颗粒是钙质砂的主要形状颗粒,粒径较大颗粒的形状不规则程度较高。块状颗粒的破碎过程根据力—位移关系曲线中第一次颗粒破碎力、颗粒破碎峰值力和颗粒完全破碎力出现位置的不同分成5种情况,以颗粒发生多次破碎为特征的情况Ⅰ和情况Ⅱ出现次数最多,其余情况仅在0.5~1.0 mm粒径范围的颗粒中出现。单颗粒强度随平均粒径的增大而减小,1.0~2.0 mm和0.5~1.0 mm粒径范围的单颗粒强度分形维数分别为2.95和1.53,粒径较大的钙质砂颗粒更容易破碎。提出了钙质砂单颗粒破碎能量的简化计算公式,1.0~2.0 mm粒径范围的单颗粒破碎能量较0.5~1.0 mm的更大。

大型多功能结构物-土界面循环直剪仪的研制与应用

借助剪切设备开展室内试验是研究结构物-土体相互作用的重要途径之一,因此,剪切设备的改进或研制具有重要意义.本文研制了一种大型多功能结构物-土界面循环直剪仪,该设备可以实现在法线方向施加常应力和常刚度两种加载方式,通过伺服电机控制等应变、等应力方式施加剪切力,剪切盒上设有玻璃观察窗,可配合外置图像采集系统观察土体颗粒的运动轨迹,上下剪切盒的联接采用保证间隙的滚动方式结构,限制了上剪切盒在试验过程中的上翘,辅助导轨的设计方便了结构物更换和土样装卸,试验数据通过计算机控制系统实现自动采集和实时显示.利用该设备进行了钙质砂与粗糙钢板的界面循环剪切试验,试验结果表明:该设备能够较好地分析钢-钙质砂界面剪切特性,为后期结构物-颗粒土相互作用研究提供了有力的试验支撑.