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基于颗粒破碎尺寸效应的岩堆体剪切强度理论研究

《基于颗粒破碎尺寸效应的岩堆体剪切强度理论研究》是依托上海交通大学,由徐永福担任项目负责人的面上项目。

基于颗粒破碎尺寸效应的岩堆体剪切强度理论研究基本信息

基于颗粒破碎尺寸效应的岩堆体剪切强度理论研究结题摘要

粗粒岩堆体在自然界及工程中很常见,具有压缩性小、强度高、填筑密度大、透水性强、固结速度快等工程特点,因此粗粒岩堆体常作为填料广泛应用于沟塘回填、铁路公路地基、水利大坝等工程中。粗颗粒容易发生破碎,引起颗粒粒径、级配改变,影响岩堆体的剪切强度。本项目通过粗颗粒的冲击破碎试验和单颗粒压缩破碎试验,证明颗粒破碎符合分形模型,揭示颗粒破碎强度的尺寸效应;基于颗粒接触点分布的分形模型,假设剪切强度是颗粒接触面上的摩擦力,导出用正应力幂函数表示的粗粒土剪切强度公式,幂函数的指数是颗粒破碎分维的函数,采用粗颗粒材料的直剪试验结果验证了岩堆体的剪切强度理论。另外,采用离散单元法模拟了粗颗粒压缩破碎过程和直剪试验,从微观解释了粗颗粒破碎模式,验证了单颗粒压缩破碎强度和岩堆体的剪切强度理论,取得以下成果: (1)建立颗粒破碎的分形模型,提出颗粒破碎分维的确定方法 基于Steacy和Sammis(1991)颗粒破碎的分形模型,揭示了颗粒破碎分形理论的物理机理,提出筛分法确定颗粒破碎分维。选取了大理岩、垃圾炉渣和生物质炉渣进行冲击破碎试验,采用筛分试验分析了三种材料颗粒破碎后的分布特征,计算了颗粒破碎的分维。 (2)提出“真分维”和“似分维”的概念,揭示了“似分维”演化规律 颗粒破碎分维随着破碎应力和破碎能量增加而增加,颗粒完全破碎后的粒径分布的分维趋于定值,为2.6左右。将颗粒破碎过程中变化的分维称为颗粒破碎的“似分维”,简称分维;分维的极限值称为“真分维”。揭示了颗粒破碎几率与破碎(似)分维的关系,建立了分维与破碎应力和破碎能量的对数正相关关系。随着破碎能量和破碎应力增加,颗粒破碎几率增大,破碎分维增加。 (3)揭示了颗粒破碎强度的尺寸效应,建立了破碎强度与粒径的理论关系 基于颗粒破碎的分形模型,揭示了颗粒破碎强度随粒径增加而减小的规律。根据颗粒破碎面的分形模型,建立了颗粒破碎强度与颗粒粒径的理论关系,提出了颗粒破碎强度的计算方法。根据单颗粒压缩破碎试验,将单颗粒压缩试验的力-位移曲线分为三种类型,并与颗粒形状建立联系。 (4)提出了Weibull的计算公式,修正了Weibull统计理论 假设固体颗粒是D维的分形体,基于颗粒破碎强度的尺寸效应,提出Weibull模量m的计算公式,对颗粒破碎几率的Weibull理论进行修正。 (5)揭示了粗颗粒料剪切强度幂律的机理,建立了粗颗粒料剪切强度

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基于颗粒破碎尺寸效应的岩堆体剪切强度理论研究造价信息

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基于颗粒破碎尺寸效应的岩堆体剪切强度理论研究项目摘要

随着土地资源越来越稀缺,岩堆体地基将在我国今后的工程实践中经常遇到,岩堆体的剪切强度是地基承载力和稳定性分析的最基本参数,在工程设计中首当其冲地需要。以往确定含巨砾岩堆体的剪切强度是进行缩尺处理,根据缩尺后试料的剪切强度外推估算岩堆体剪切强度,外推估算遇到缩尺试料选择难、拟合参数离散等难题。本项目在建立颗粒破碎的分形模型和假设剪切强度为颗粒间的摩擦力的基础上,建立岩堆体剪切强度理论,导出颗粒破碎强度的尺寸效应,由此根据细颗粒岩堆体的剪切强度计算含巨砾岩堆体的剪切强度,并采用颗粒破碎强度和岩堆体剪切强度试验数据验证提出的剪切强度理论,颗粒破碎强度采用单颗粒压缩试验确定,剪切强度通过不同尺寸的直剪仪和三轴仪测量。本课题提出的剪切强度理论中的计算参数包括颗粒破碎的分维、破碎强度和细粒料的内摩擦角,计算参数物理意义明确,参数取值范围确定,确定方法规范,易于实际工程应用,并用试验数据进行广泛验证。

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基于颗粒破碎尺寸效应的岩堆体剪切强度理论研究常见问题

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基于颗粒破碎尺寸效应的岩堆体剪切强度理论研究文献

纤维束强度理论与土体抗剪强度的尺寸效应研究 纤维束强度理论与土体抗剪强度的尺寸效应研究

纤维束强度理论与土体抗剪强度的尺寸效应研究

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纤维束强度理论与土体抗剪强度的尺寸效应研究——从结构破坏的尺寸效应人手,利用纤维束强度理论,得到了材料的宏观统计力学效应。并以土力学强度试验中广泛应用的小尺寸、中尺寸和原位大尺寸抗剪强度试验为基础,对某土体强度进行了统计分析和蒙特卡洛模拟,统...

混凝土剪切断裂的尺寸效应试验研究 混凝土剪切断裂的尺寸效应试验研究

混凝土剪切断裂的尺寸效应试验研究

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页数: 5页

混凝土剪切断裂的尺寸效应试验研究——针对混凝土的Ⅱ型断裂进行了较为详细的研究。利用四点剪切加载的试验方法分析了混凝土Ⅱ型断裂的机理,发现混凝土Ⅱ型断裂具有明显的尺寸效应。同时由于混凝土尺寸的不同试件出现不同的破坏形式。研究表明,混凝土材料在宏...

岩堆体简介

岩堆体是岩体在自然条件等因素的影响下产生崩塌、错落,久而久之在陡峻山坡上活坡脚下形成的疏松的堆积体。

岩堆体物质成分复杂,孔隙度大,结构松散,透水性强,本身处于极限平衡状态,且容易受到地下水的影响,属于特殊软弱围岩。2100433B

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软岩堆石料劣化效应及黏弹塑性本构模型研究结题摘要

软岩料受外部环境因素影响易造成颗粒劣化,产生显著的劣化变形,是高堆石坝长期变形的重要组成部分,不利于高堆石坝长期运行安全。因此,本项目针对软岩料劣化效应及本构模型问题,主要研究内容包括软岩堆石料颗粒劣化效应研究,反映颗粒劣化效应的软岩堆石料黏弹塑性本构模型构建,利用软岩堆石料构筑的高堆石坝长期变形演化规律研究。 取得的研究成果主要包括:(1)通过分析劣化试验资料,得到了颗粒劣化破碎、轴向变形和体积变形的变化规律,揭示了软岩堆石料劣化变形机制,建立了劣化变形流动准则,基于选定的颗粒强度参量,建立了软岩堆石料颗粒劣化模型;(2)构建了可统一考虑加载与劣化效应的软岩堆石料黏弹塑性本构模型,基于ABAQUS有限元软件开发了软岩堆石料黏弹塑性本构模型的UMAT子程序;(3)基于建立的本构模型分析了高堆石坝长期变形特性,揭示高堆石坝长期变形演化规律,提出了软岩堆石 料布置原则。 结合本项目的研究,共发表论文5篇,其中SCI收录2篇,已录用论文2篇;培养博士后1名,项目负责人入选第四届中国科协青年人才托举工程。 本项目的研究成果对定量预测利用软岩料构筑的高堆石坝长期变形具有重要意义,可为软岩堆石坝设计提供理论依据和技术支撑。 2100433B

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胶体颗粒的脱稳是什么

【学员问题】胶体颗粒的脱稳是什么?

【解答】要使胶体颗粒沉降就必须破坏胶体的稳定性,促使胶体颗粒互相接触,成为较大的颗粒,关键在于减少胶体的带电量。这可以通过压缩扩散层厚度,降低ξ电位来达到。这个过程就叫做胶体颗粒的脱稳作用。

以上内容均根据学员实际工作中遇到的问题整理而成,供参考,如有问题请及时沟通、指正。

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