考虑土石混合体“颗粒破碎-剪切参数-含水率”相关性的力学特性研究

摘要

抽水蓄能电站建设产生大量土石混合料堆积形成弃渣坝，渣体结构松散、级配差、重度大、透水性强，若遇强降雨，将严重影响其安全稳定性。现以弃渣坝土石混合体为研究对象，探究其在不同应力状态下应力-应变发展规律、变形强度特性，以及剪切前后颗粒级配定量研究。试验结果表明：随着含水率增加，混合体试样的抗剪强度降低，应力-应变曲线整体呈现硬化趋势，含水率的增加降低了非线性内摩擦角，黏聚力呈现先减小后增大的趋势；随着试样含水率增大，表征其变形特性的相变应力比减小，体变量减小，剪胀特性影响减弱，随着围压增大，结果与上述一致。通过对混合体剪切前后颗粒级配测定，引入颗粒破碎指标探究土石混合体颗粒破碎-剪切参数-含水率相关性分析，结果表明，当含水率增加且颗粒破碎增大时，抗剪强度减小幅度变大，对坝体的安全影响更为明显；当含水率和破碎程度减小时，结果反之。最后，通过引入破碎参数进行了邓肯-张模型修正，并基于试验结果论证了模型的适用性，以期为后续弃渣坝结构安全稳定提供借鉴。

关键词

抗剪强度 / 相变应力比 / 颗粒级配 / 颗粒破碎 / 邓肯-张模型修正 / 土石混合体

基金资助

陕西省自然科学基础研究计划项目(No.2023-JC-YB-383); 陕西省科技创新团队项目(No.2022TD-01)