浅谈侧限压缩下石英砂砾的颗粒破碎特性及其分形描述

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1、武汉理工大学硕士学位论文侧限压缩下石英砂砾的颗粒破碎特性及其分形描述姓名：祝杰申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：张季如20080401武汉理上大学硕士论文摘要石英砂砾的颗粒破碎是指其组成颗粒在外部荷载作用下产生结构破坏或破损，分裂成多个更小的颗粒。颗粒破碎可引起结构改变，从而影响其物理力学性质。本文利用侧限压缩试验和直剪试验研究各级应力下石英粗砂和细砾的颗粒破碎特性和强度特性，运用4种破碎率墨；、民、B。和B，表征石英砂砾颗粒的破碎。Hardin相对破碎率B，能有效地对颗粒破碎的整体情况进行度量，结果表明：当压力达到一定值时颗粒破碎才发生。细

2、砾的破碎应力约为12．8MPa，粗砂的破碎应力约为25．6MPa；相对破碎B，与压力的对数存在很好的线性关系，其相关系数R；0．9732．0．9909；颗粒破碎量随压力的增加而增加，在同等条件下，粒径越大，颗粒破碎率越高；级配越差，颗粒破碎率越高；颗粒本身硬度对破碎率也有重要影响。破碎量随压力的增加而增加，但增加幅度渐次降低。随着破碎量的递增，粗砂的内摩擦角逐渐增大，细砾的内摩擦角先增大后减小，二者最终均趋于稳定值。基于分形模型和石英砂砾破碎后的粒度分布资料，经线性回归分析，得出石英砂的破碎分维数D在0．482"-2．539之间，结果表明：石英砂砾破

3、碎后的粒度分布具有良好的分形特性，相关系数尺在0．9137"～0．9957之间；破碎分维数反映了颗粒破碎后粒径的大小，分布的均匀程度；破碎分维数的数值大小反映了破碎量的变化，破碎量愈高，分维数愈大，并与Hardin破碎率耳有较为显著的线性关系。破碎分维数与压应力之间存在着双曲线关系，因而通过压应力和颗粒参数就可估计破碎分维数和破碎率。分形理论是定量描述颗粒破碎的有用工具，本文研究结果在一定程度上表明了其应用前景。破碎分维数为颗粒破碎的定量估计提供了一个新的指标。关键词：石英砂砾；侧限压缩；颗粒破碎；破碎分形武汉理工大学硕十论文AbstractPart

4、iclescrushingofquartzsand—gravelmeansthattheconstitutesarebrokenordamagedintosmallerparticlesundertheexteriorloads．Particlescrushingwillarosethechangeofstructureandthenaffectthephysicalquality．Aconfinedcompressiontestandadirectsheartestwereusedtoinvestigatethecrushingbehaviorof

5、quartzcoarsesandandfinegravelparticlesunderdifferentcompressivestress，andmeasurethebreakagebyBu、B的、BsandBr·TherelativebreakageratioBfcouldmeasuretheintegerbreakageeffectively．Thetestresultsshowthatparticlesbreakupwhenthepressurecometoacertainlevel，andbreak．pointstressoffinegrav

6、elparticlesisabout12．8MPa；break-pointstressofcoarsesandiSabout25．6MPa．TherelationshipbetweenHardinindexandcompressivestressCallbeexpressedbysemilogarithmiclinearcurves．ThecorrelationcoefficientR=0．9732—0．9909．Thepartidebreakagevalueincreasewiththeincreasingofcompressivestressan

7、drelatedtoparticlesize．Inthesamecase，largerparticalsizeandbadmatchwithhigherbreakageratio．Thehardnessofparticlealsocontributetothebreakageindex．Withtheincreasingofparticlebreakagevalue，theanglesoffractionincreaseforcoarsesand，andincreaseatfirstandthendecreaseforfinegravel．Bothh

8、avethetendencyfinallytovalueunvariedwhenparticlebreaka