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堆石料颗粒破碎参数的尺寸效应与率效应研究

马良  
【摘要】:堆石体的不均匀变形导致其防渗体变形甚至裂缝,引起防渗功能失效是目前国内外高土石坝关键性技术难题。堆石体变形的根本原因是坝体内部堆石颗粒的破碎,并继而引发颗粒之间力与空间位置关系的重新调整。已有研究表明,对于室内缩尺堆石料试样并不能完全反映坝体现场料的物理力学性质,两种料的破碎参数也不相同,即室内缩尺堆石料存在尺寸效应。研究堆石料颗粒破碎参数的率效应是为了研究其地震荷载下的物理力学性质。因此,对于堆石颗粒破碎参数的尺寸效应与率效应研究具有重要的意义。本文选取20—300mm粒径的云南红石岩堰塞堆积体颗粒,在0.3—45mm/min加载速率下进行颗粒压碎试验,探讨了颗粒破碎强度、弹性模量等破碎参数的尺寸效应与率效应。主要内容如下:(1)进行了20—300mm粒径的颗粒强度试验,研究了颗粒破碎准则,计算了颗粒破碎强度;参考谷物颗粒单轴压缩试验方法计算了颗粒弹性模量;分析了颗粒破碎参数的尺寸效应规律。(2)分别采用Weibull分布函数与Logistic分布函数对颗粒强度的试验数据进行拟合分析,得到了不同加载应变率工况下颗粒强度尺寸效应公式;通过对弹性模量均值与平均粒径的关系拟合得到了不同加载应变率工况下颗粒弹性模量尺寸效应公式。(3)采用对数处理的方式得到了不同粒径颗粒破碎强度率效应公式;颗粒弹性模量的率效应通过分析证明不显著。(4)对破碎后的子颗粒进行筛分,并整理其级配,发现子颗粒的粒径服从分形分布或正态分布,给出分形维数与破碎后子颗粒的高频分布范围。


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