粗粒土初始结构效应对颗粒破碎的影响研究

摘要

为研究粗粒土的初始结构综合特征对其颗粒破碎程度的影响，采用一种改进的直剪试验，获得不同初始结构条件下粗粒土剪切破坏参数，结合图像识别技术，获取直剪过程中粗粒土的结构特征。通过主成分分析法，建立了初始结构综合参数Y_0,以此对不同初始结构粗粒土的结构特征进行定量描述。最终，构建了一种离散元数值模型，该模型真实地反映了颗粒破碎过程。研究结果表明：(1)不同粒径组的颗粒自身破碎程度受其质量分数影响，且整体破碎程度主要由粗颗粒质量分数决定；(2)颗粒破碎程度随法向应力增大呈现线性变化规律，而加权裂离率B_d与初始结构综合参数Y_0则呈指数函数关系；(3)在相同法向应力条件下，当颗粒特征强度越大时，不同初始结构间颗粒破碎差异越小，并根据颗粒特征强度σ_c与加权裂离率B_d曲线建立了二者的函数关系式；(4)结合试验结果，最终构建了考虑初始结构效应的粗粒土破碎程度预测模型，并通过相关文献验证了该模型的适用性。

关键词

初始结构 / 颗粒破碎 / 粗粒土 / 量化指标 / 可视化直剪试验