直剪试验下粗粒土能量演化与强度参数关系研究*

荀晓慧 何 亮 贺晓东

(①地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学)， 成都 610059， 中国)

(②华杰工程咨询有限公司， 北京 100029， 中国)

0 引 言

粗粒土作为建筑材料，多用于土石坝、公路、铁路等建筑工程，其强度参数是决定工程设计的关键指标之一。前人学者利用不同方法对粗粒土的抗剪强度特性开展过研究，其中：能量守恒作为自然界普遍适用规律，可从本质上探究剪切过程中的土体状态变化，定性及定量描述抗剪强度的发挥过程。基于能量角度，Taylor(1948)提出了粗粒土抗剪强度机理的两分量学说，认为抗剪强度是由土颗粒间的摩擦阻力、土体剪胀而产生的颗粒间相互作用力两部分形成。Rowe(1962)基于对砂土的研究，分析能量平衡方程，认为抗剪强度由颗粒滑动摩阻力所发挥的强度、重新定向和重新排列所需能量而发挥的强度、剪胀耗能而发挥的强度3部分组成。抗剪强度主要受颗粒间的摩擦、剪胀、颗粒重新排列和破碎这4种因素的影响(日本土质工学会， 1999)。Hettiarachchi et al.(2009)从能量平衡角度，采用标准渗透测试(SPT)吹气计数估算了土的剪切强度。Saurer et al.(2011)基于MATLAB分析模型的断裂力学能量平衡和极限平衡方法，定性和定量地模拟非平面剪切带传播速率。剪切过程中具有明显的能量演化特征，基于能量耗散机制下，能量发生着传递与耗散(陈旭光等， 2010； 蒋明镜等， 2013)，采用轴向应力比例的能量分析法，可实现对各阶段能量变化趋势进行深入研究(陈国庆等， 2018)。王伟(2006)采用能量耗散原理研究了土与结构面接触模型及应用。……