缩尺效应对粗颗粒土静止侧压力系数影响规律试验

摘要

准确把握粗颗粒土静止侧压力系数K₀对分析及设计土石坝等岩土工程具有十分重要的作用。由于缩尺效应的存在，粗颗粒土室内K₀试验结果往往无法正确反映其真实值。本文利用自行研制的大型K₀测试仪对某砂卵砾石料及堆石料进行大量试验，以研究分析缩尺效应对粗颗粒土K₀影响规律，找出消除缩尺效应影响的方法。通过改变试样颗粒的最大粒径d_M、缩尺方法、初始相对密实度D_r0等初始条件，设置24组试样，利用大型K₀测试仪对各组试样进行直剪试验，定量研究d_M、缩尺方法和D_r0对粗粒土K₀的影响规律，并探讨以室内试验数据推求现场粗粒土K₀，从而消除缩尺效应的方法。结果表明：D_r0及缩尺方法不变时，粗颗粒土K₀随着d_M的增加而显著减小，因此，缩尺效应会导致粗颗粒土K₀显著增高，且缩尺后土料d_M越小，其K₀受影响程度越高；D_r0及d M相同时，缩尺方法对粗颗粒土K₀有一定影响，采用等量替代法缩尺后，试样K₀值增加最小，因此，采用等量替代法缩尺可减小缩尺效应对粗颗粒土K₀的影响；相比d_M,D_r0对粗粒土K₀的影响更为显著，D_r0越大的土样，d_M对粗粒土K₀影响更明显。基于砂卵砾石料K₀试验结果及前人的研究，建立根据室内试验结果反推现场粗颗粒土料K₀的公式，以消除缩尺效应对粗颗粒土K₀的影响。利用堆石料K₀试验结果验证了该经验公式的准确性及适用性。

关键词

粗颗粒土 / 静止侧压力系数 / 缩尺效应 / 颗粒最大粒径 / 缩尺方法 / 相对密实度

基金资助

国家自然科学基金项目（51878185;52178321;52108309）; 国家自然科学基金委员会–雅砻江流域水电开发有限公司雅砻江联合基金（U1865104）; 长江水科学研究联合基金重点支持项目（U2040221）; 广西防灾减灾与工程安全重点实验室开放基金资助项目（2020ZDK003）; 广东省海洋土木工程重点实验室开放基金资助项目（LMCE202103）