本書針對粗粒土顆粒易破碎導(dǎo)致變形預(yù)測難度大的問題,通過總結(jié)粗粒土的靜力特性研究現(xiàn)狀,確定了粗粒土的力學(xué)特性研究必須考慮顆粒破碎影響的研究思路。提出了一個描述土體級配的方程,實現(xiàn)了對土體級配的定量化描述,并系統(tǒng)地研究了該方程的性質(zhì)及應(yīng)用;分析了破碎指標(biāo)與級配參數(shù)、破碎指標(biāo)與應(yīng)力應(yīng)變之間的關(guān)系,建立了完整的應(yīng)力應(yīng)變破碎指標(biāo)級配參數(shù)的數(shù)學(xué)模型;提出了一種新的顆粒破碎耗能計算方法,使得計算結(jié)果滿足能量不可逆定律,并在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了一個考慮顆粒破碎影響的剪脹方程;建立了一個考慮顆粒破碎影響的廣義塑性本構(gòu)模型,實現(xiàn)了對易碎粗粒土強度變形性質(zhì)的合理預(yù)測;*后,以珊瑚砂作為典型的顆粒易破碎材料,驗證了級配方程、剪脹方程及本構(gòu)模型的適用性。本書可供從事土體基本性質(zhì)及本構(gòu)理論研究的科研工作者參考使用,對于涉及珊瑚砂、堆石料等顆粒易碎材料的工程具有重要的參考價值。
郭萬里,男,南京水利科學(xué)研究院,高級工程師,主要從事巖土體本構(gòu)和數(shù)值計算研究。已主持國家自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金特別資助等項目5項;以作者或通訊作者發(fā)表學(xué)術(shù)論文28篇,其中SCI論文12篇,EI論文13篇。獲授權(quán)國家專利12件。
前言
主要符號說明
土料編號說明
第1章 粗粒土靜力特性研究現(xiàn)狀
1.1 研究背景
1.2 粗粒土典型力學(xué)特性
1.2.1 顆粒破碎
1.2.2 臨界狀態(tài)
1.2.3 流變特性
1.2.4 剪脹特性
1.2.5 縮尺效應(yīng)
1.3 粗粒土的本構(gòu)模型研究進(jìn)展
1.3.1 非線性模型
1.3.2 彈塑性模型
1.3.3 廣義塑性模型
1.4 土工室內(nèi)測試技術(shù)進(jìn)展
1.4.1 大型有壓滲透儀
1.4.2 大型接觸面直剪儀
1.4.3 大型、超大型三軸儀
1.4.4 大型真三軸試驗儀
1.4.5 大型K0儀
1.4.6 大型空心圓柱扭剪儀
1.4.7 大型劣化儀
1.4.8 大型溫控三軸儀
1.4.9 CT掃描技術(shù)
1.5 發(fā)展動態(tài)
參考文獻(xiàn)
第2章 粗粒土級配的定量描述
2.1 現(xiàn)有級配方程的總結(jié)
2.1.1 常見級配曲線形態(tài)分類
2.1.2 雙曲線形
2.1.3 反S形
2.2 級配方程的提出與驗證
2.2.1 級配方程的提出
2.2.2 級配參數(shù)的確定方法
2.2.3 適用性驗證
2.3 級配方程的性質(zhì)
2.3.1 一般土體級配參數(shù)取值范圍
2.3.2 粗粒土的級配參數(shù)范圍
2.3.3 級配曲線形態(tài)與參數(shù)的關(guān)系
2.4 級配方程的應(yīng)用
2.4.1 根據(jù)級配特征值進(jìn)行配料計算
2.4.2 根據(jù)縮尺方法進(jìn)行配料計算
2.5 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第3章 粗粒土顆粒破碎演化規(guī)律
3.1 模型的建立
3.1.1 建模思路
3.1.2 破碎指標(biāo)的選擇
3.1.3 Bw與級配參數(shù)的關(guān)系
3.1.4 Bg與級配參數(shù)的關(guān)系
3.2 模型在三軸應(yīng)力狀態(tài)下的初步驗證
3.2.1 三軸試樣破壞時的破碎規(guī)律
3.2.2 模型的初步驗證
3.3 三軸剪切過程中的顆粒破碎演化規(guī)律
3.3.1 Bg與應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系
3.3.2 參數(shù)的確定方法
3.4 模型的試驗驗證
3.4.1 試驗方案
3.4.2 試驗結(jié)果
3.4.3 模型驗證
3.5 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第4章 粗粒土的顆粒破碎耗能及剪脹方程
4.1 顆粒破碎耗能的計算方法
4.1.1 彈性應(yīng)變對剪脹比的影響
4.1.2 顆粒破碎耗能的計算
4.1.3 摩擦系數(shù)的確定
4.2 考慮破碎耗能的剪脹方程
4.2.1 剪脹方程的提出
4.2.2 剪脹參數(shù)與圍壓關(guān)系
4.2.3 剪脹參數(shù)與初始孔隙比的關(guān)系
4.3 剪脹方程的三維化
4.3.1 中主應(yīng)力系數(shù)b對粗粒土剪脹性的影響
4.3.2 剪脹參數(shù)與中主應(yīng)力系數(shù)b的關(guān)系
4.3.3 b相關(guān)參數(shù)的確定方法及驗證
4.3.4 三維化剪脹方程的試驗驗證
4.4 參數(shù)的討論
4.4.1 三軸壓縮試驗中的參數(shù)
4.4.2 真三軸試驗中的參數(shù)
4.5 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第5章 粗粒土廣義塑性本構(gòu)模型
5.1 廣義塑形模型的理論基礎(chǔ)
5.2 粗粒土的峰值強度
5.2.1 圍壓的影響
5.2.2 初始孔隙比的影響
5.3 模型的提出
5.3.1 廣義塑性模型三要素的確定
5.3.2 模型參數(shù)及其確定方法
5.4 模型的驗證
5.4.1 力路徑試驗?zāi)M的有限元實現(xiàn)
5.4.2 常規(guī)三軸試驗(初始孔隙比相同)
5.4.3 常規(guī)三軸試驗(初始孔隙比不同)
5.4.4 三軸等p試驗
5.4.5 三軸等q試驗
5.4.6 三軸等應(yīng)力比試驗
5.5 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第6章 珊瑚砂的應(yīng)用與驗證
6.1 珊瑚砂簡介
6.2 珊瑚砂的顆粒破碎
6.2.1 試驗方案
6.2.2 臨界狀態(tài)線
6.2.3 等向固結(jié)線
6.2.4 臨界狀態(tài)應(yīng)力比
6.2.5 顆粒破碎規(guī)律
6.3 珊瑚砂的剪脹特性
6.3.1 剪脹參數(shù)與圍壓關(guān)系
6.3.2 剪脹參數(shù)與孔隙比關(guān)系
6.4 珊瑚砂的強度變形特性
6.4.1 強度特性
6.4.2 變形預(yù)測
6.5 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)