考虑颗粒破碎影响的土石混合体二元介质理论模型

周 中 丁昊晖 高文渊

(中南大学土木工程学院, 长沙 410075)

土石混合体是由强度高、粒径大的块石体与强度低、粒径小的土体耦合而成的复合介质,其细观受力结构较为独特,表现出与常见岩、土材料不同的工程力学性质.因此,对于土石混合体材料的研究相比于传统的单一均匀介质更为困难.

近年来,国内外学者采用室内外试验对土石混合体的力学特性进行了探索性研究.文献[1-3]开展了大量针对土石混合体力学特性的野外大面积水平推剪试验,结果表明,土石混合体的力学特性与普通均质材料的力学特性差别较大,其剪切破坏强度与土石混合体含石率密切相关.此外,考虑到土石混合体的非均质性,基于数字图像处理技术的有限元及离散元数值模拟分析也被广泛应用于土石混合体力学特性的研究中[4-6].

岩土材料的应力-应变关系一直是众多学者关注的研究方向.目前,针对不同类型的岩土材料,已发展出许多理论模型及其修正模型[7-12].然而,这些理论模型均未考虑粒径组分变化对其力学性能的影响.土石混合体中由于存在粒径较大的块石颗粒,颗粒破碎对其力学性质的影响不能忽略.文献[13-15]采用室内试验以及数值模拟方法,对颗粒破碎情况进行分类,并针对颗粒破碎影响程度进行了定性分析.文献[16]在岩土破损力学理论的基础上,提出了适用于结构性土的二元介质模型,适用于土石混合体这类不均匀岩土材料.