側(cè)限壓縮下石英砂礫的顆粒破碎特性及其分形描述.pdf

1、石英砂礫的顆粒破碎是指其組成顆粒在外部荷載作用下產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞或破損，分裂成多個(gè)更小的顆粒。顆粒破碎可引起結(jié)構(gòu)改變，從而影響其物理力學(xué)性質(zhì)。 本文利用側(cè)限壓縮試驗(yàn)和直剪試驗(yàn)研究各級應(yīng)力下石英粗砂和細(xì)礫的顆粒破碎特性和強(qiáng)度特性，運(yùn)用4種破碎率B15、B60、B8和Br表征石英砂礫顆粒的破碎。Hardin相對破碎率Br能有效地對顆粒破碎的整體情況進(jìn)行度量，結(jié)果表明：當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí)顆粒破碎才發(fā)生。細(xì)礫的破碎應(yīng)力約為12.8MPa，粗

2、砂的破碎應(yīng)力約為25.6MPa；相對破碎Br與壓力的對數(shù)存在很好的線性關(guān)系，其相關(guān)系數(shù)R=0.9732～0.9909；顆粒破碎量隨壓力的增加而增加，在同等條件下，粒徑越大，顆粒破碎率越高；級配越差，顆粒破碎率越高；顆粒本身硬度對破碎率也有重要影響。破碎量隨壓力的增加而增加，但增加幅度漸次降低。隨著破碎量的遞增，粗砂的內(nèi)摩擦角逐漸增大，細(xì)礫的內(nèi)摩擦角先增大后減小，二者最終均趨于穩(wěn)定值。 基于分形模型和石英砂礫破碎后的粒度分布資料，

3、經(jīng)線性回歸分析，得出石英砂的破碎分維數(shù)D在0.482～2.539之間，結(jié)果表明：石英砂礫破碎后的粒度分布具有良好的分形特性，相關(guān)系數(shù)尺在0.9137～0.9957之間；破碎分維數(shù)反映了顆粒破碎后粒徑的大小，分布的均勻程度；破碎分維數(shù)的數(shù)值大小反映了破碎量的變化，破碎量愈高，分維數(shù)愈大，并與Hardin破碎率Br有較為顯著的線性關(guān)系。破碎分維數(shù)與壓應(yīng)力之間存在著雙曲線關(guān)系，因而通過壓應(yīng)力和顆粒參數(shù)就可估計(jì)破碎分維數(shù)和破碎率。 分形