三维应力下密度对粗粒料力学特性的影响

姜景山，左永振，程展林，潘家军

（1.南京工程学院 建筑工程学院，南京 211167；2.长江科学院 水利部岩土力学与工程重点实验室，武汉 430010）

1 研究背景

西部山区由于山高坡陡、地形地质条件复杂，土石坝工程往往处于三维应力状态下。土石坝坝体填料一般分区填筑，填筑标准不尽相同，填筑高度可能相差几十米甚至更大，加上填料位于大坝不同部位所受应力不同，即使施工时填筑控制标准相同，后期填料在不同应力状态下松密程度仍会发生变化，进而影响材料性能。因此，大坝填料的力学响应不仅依赖于应力状态，与其所处的松密状态也密切相关。而目前，学者们往往将不同初始密度的同种粗粒料视为不同的材料分别加以研究，忽略了应力和密度共同作用对粗粒料力学特性的影响。

对于无黏性土，学者们早就从三轴试验中观察到应力和密度对其力学特性的影响，并开展了较多的研究，主要工作集中在状态相关的力学特性、状态参数和本构模型等方面。然而，这些研究主要针对砂土开展，如开展临界状态试验［1-3］、临界状态特性分析［4-6］、状态参数研究［7-10］、本构模型研究［11-15］等。对于粒径更大的粗粒料，目前开展的研究还相对较少［16-19］，很多研究也是借鉴砂土的研究或在其基础上开展的。目前针对无黏性土开展材料状态相关的研究主要借助三轴试验的手段，即研究轴对称应力状态下无黏性土的力学性质，而少数针对土体三维应力状态力学特性的研究也都集中于砂土、黏土、非饱和土、黄土等方面，且已有真三轴仪的最小单边尺寸绝大多数＜10 cm，能模拟的最大颗粒粒径一般＜20 mm。……