堆石體物理力學特性及其工程應用研究.pdf

1、堆石體是一種有一定級配、無凝聚性、滲透能力很強的摩擦型集合料，并具有獨特的物理力學特性。其特殊性主要是因為它是由顆粒和孔隙組成，其性質與顆粒的大小、形狀及分布特征有關，并且在載荷作用下，這些參量將不斷發(fā)生變化，堆石體物理力學性質也隨之改變。論文采用散體力學、顆粒力學的相關理論對堆石體的強度和變形機理進行研究，并考慮到堆石體內部微觀結構的變化特征，將微觀結構的特征參數(shù)與宏觀力學量統(tǒng)一起來，建立相適應的力學模型，將微觀與宏觀聯(lián)系起來，進一步

2、完善了對堆石體的研究。 論文完成的主要研究工作有： 有關堆石體物理力學性質方面，在已有研究成果基礎上，對相關研究成果進行綜合比較、分析、研究、總結，并借鑒散體力學、顆粒力學和統(tǒng)計力學相關理論，把有關堆石體的物理力學性質的研究成果融匯成了一個較完善的基礎理論體系。從巖石的破碎機理出發(fā)，建立了堆石體粒徑分布的對數(shù)正態(tài)分布模型，可以較好的預測爆破堆石體的粒徑分布。 對堆石體的物理力學性質進行了較全面的試驗研究，包括現(xiàn)場

3、測試與分析、現(xiàn)場大型碾壓試驗、原位剪切試驗、滲透試驗、擊實試驗、壓縮試驗、三軸剪切試驗等，對堆石體的顆粒分布、抗剪強度、滲透特性、壓縮性以及沉降特性進行了研究，豐富了理論研究內容，為工程應用提供了科學依據(jù)。 從堆石體的組構特征出發(fā)，以數(shù)理統(tǒng)計為工具，研究了顆粒間的接觸力以及接觸力的法向分布，得出了顆粒間接觸力的概率分布。研究了堆石體的力學性質與顆粒的空間堆積方式、孔隙的大小及孔隙的空間分布之間的關系。 運用散體顆粒力學和

4、數(shù)理統(tǒng)計理論，從顆粒的空間堆積形態(tài)出發(fā)，分析顆粒間的接觸關系、接觸力，并建立了堆石體顆粒間的局部微觀接觸力與宏觀應力之間的關系。 從堆石體顆粒的微觀結構出發(fā)，建立了堆石體的剛性接觸模型，將顆粒間的接觸力同局部應力聯(lián)系起來，建立了堆石體的局部本構模型。以堆石體局部本構關系為基礎，并從微觀到宏觀，建立了堆石體的二維、三維本構模型，把堆石體的微觀顆粒組構特征與其宏觀物理力學特性聯(lián)系起來，為進一步研究堆石體物理力學特性奠定了理論基礎。

5、 通過理論分析、現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)值分析等手段，研究了堆石體內土壓力的分布狀況，對堆石體的成拱機理進行了理論研究，并分析了堆石體對其內部構筑物安全性的影響。以堆石體的成拱效應為算例，以數(shù)值分析為手段，對堆石體填筑結構的土壓力分布進行了數(shù)值模擬，驗證了堆石體成拱效應。 以幾個不同工程為實例，充分闡述了堆石體在工程中的典型應用情況，充分應用了堆石體壓實性能好、透水性強、填筑密度大、沉陷變形小、承載力高、穩(wěn)定性好等優(yōu)良工程特性，體現(xiàn)出