編號：FTJS08801
篇名：考慮顆粒破碎的鈣質(zhì)砂雙屈服面模型
作者：侯賀營 潘卓杰 姜朋明
關(guān)鍵詞： 鈣質(zhì)砂 本構(gòu)模型 顆粒破碎 分形理論 應(yīng)變軟化 剪脹性
機構(gòu)： 江蘇科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院 江蘇省地質(zhì)環(huán)境災(zāi)害防治及修復(fù)工程研究中心 南京水利科學(xué)研究院巖土工程研究所 蘇州科技大學(xué)
摘要： 珊瑚島礁主要由顆粒形狀不規(guī)則、多孔隙、高壓縮性、易破碎的鈣質(zhì)砂組成。在進行珊瑚島礁生態(tài)開發(fā)建設(shè)時,由于其地基土鈣質(zhì)砂具有特殊性,有必要針對顆粒易破碎的鈣質(zhì)砂進行本構(gòu)模型研究,為設(shè)計施工提供參考。本文通過開展不同圍壓下的鈣質(zhì)砂三軸試驗并篩分顆粒,得到應(yīng)力–應(yīng)變關(guān)系曲線及級配變化曲線,結(jié)果表明:對于同一級配、同一密實度的鈣質(zhì)砂,在不同圍壓下存在不同程度的應(yīng)變軟化和剪脹性,尤其在較低圍壓下更為明顯;存在應(yīng)變軟化和剪脹性的圍壓范圍內(nèi),隨著圍壓的增大,其偏應(yīng)力峰值點和臨脹點所對應(yīng)的軸向應(yīng)變越大;不同圍壓下鈣質(zhì)砂顆粒均出現(xiàn)了不同程度的顆粒破碎,且圍壓越大其顆粒破碎程度越大,細(xì)粒含量相對越多。同時,為準(zhǔn)確描述考慮顆粒破碎的鈣質(zhì)砂應(yīng)力–應(yīng)變關(guān)系,基于分形理論和莫爾–庫侖理論建立顆粒破碎指標(biāo)對峰值內(nèi)摩擦角進行修正,并結(jié)合試驗數(shù)據(jù)對"南水"模型中的切線變形模量和切線體積比進行修正,明確了各材料常數(shù)的意義,建立了考慮顆粒破碎的鈣質(zhì)砂本構(gòu)模型。采用Fortran語言將修正的本構(gòu)模型匯編程序進行模擬,并與試驗結(jié)果進行對比,兩者較為吻合。此外,引用文獻中相關(guān)試驗數(shù)據(jù)對所建立的考慮顆粒破碎的鈣質(zhì)砂本構(gòu)模型進行推廣驗證,表明該模型依然能較為準(zhǔn)確地反映鈣質(zhì)砂在不同圍壓下存在的應(yīng)變軟化和剪脹性。
