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人工堆石料的力学特性

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摘 要
人工堆石料的力学特性是其重要的性质，但是又比较复杂，个体差异较大，它属于粗颗粒，由各种各样的颗粒相互填补而形成的一种散颗粒体。人工堆石料中粗粒土的成分大于总体质量的一半以上，而粗颗粒具有压缩性强、透水能力好、堆载密度大、抗剪强度高、不易变形、承载力高、地震时东荷载作用下较难产生液化等符合实际工程需要的优良力学特性，同时人工堆石料来源广泛，不受地域和气候的限制，是一种天然的好材料。所以已在高边坡、土石坝、道路与铁路路基、高层住宅地基、港口航道、人工湖泊等工程领域中得到了广泛的应用。
但是在实际工程的运用中，我们需要运用材料的变形特性与强度指标去检验材料是否适合这些工程实例。所以，对于人工堆石料的变形特性分析在工程问题中是一项十分重要的部分。本文基于室内中型三轴压缩试验，采用模板制备的人工堆石料，进行了多组常规三轴排水剪切试验，对堆石料的颗粒破坏的应力应变进行了系统的试验研究，比较分析它们的变形特性曲线，得出相应的结论。主要研究工作和成果如下：
1）总结了人工堆石料在生产生活中重要性，以及人工堆石料的形状对于其力学特性的影响，并且给出了探究人工堆石料力学特性的试验方案，提出了人工模拟材料实验研究的优点和特点，同时分析了国内外有关人工堆石料力学特性的研究现状;阐述了目前人工堆石料的研究动态，并提出现在研究的不足指出。
2）进行了室内实验研究，研究了不同颗粒形状人工堆石料对试样强度和变形特性的影响，试验结果表明：围压的大小，试样的形状对试样的力学特性有着明显的影响。随着围压的增大，试样的偏应力增大圆柱，立方体颗粒试样的人工模拟堆石料，低围压时一般发生剪胀，高围压时发生剪缩；三棱柱颗粒试样的人工模拟堆石料，低围压和高围压情况下，都发生剪缩现象。此外这三种试样，不管低围压或高围压，应力应变曲线均呈现软化现象，具有较好延性。
3）形状对颗粒试样的强度特性的影响非常明显，对于圆柱等一些较稳定的颗粒，在制作试样时，不容易磨损，而三棱柱试样和立方体试样由于棱角的关系容易磨损，直接造成了试样强度的降低，而试样强度的另一个指标内摩擦角则有试样颗粒间的孔隙比表现出来，而对于三棱柱等多棱角的试样必然孔隙比较大，则内摩擦角较大。


关键词：人工堆石料;三轴压缩试验;力学特性。