人工模拟堆石料颗粒破碎的分形特性.pdf

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1、第36卷第12期人民黄河Vo1_36．No．122014年12月YELL0WRIVERDec．2Ol4【工程建设管理】人工模拟堆石料颗粒破碎的分形特性魏巍，姜程程，覃燕林，陈生水，刘恩龙(1．四川大学水利水电学院水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，四川成都610065；2．西安科技大学能源学院，陕西西安710054；3．南京水利科学研究院，江苏南京210029)摘要：人工制备等粒径、不同强度的水泥球颗粒模拟堆石料，进行室内三轴加栽试验。依据试验前后颗粒破碎后的粒径分布，采用Tyler等建立的分形模型，研究堆石料颗粒破碎的分形

2、特性，并与Hardin相对颗粒破碎率进行对比分析，探究分形维数表征颗粒破碎程度的可行性。结果表明：排水和不排水条件下得到的结果相似，试验采用的4种水泥含量的试样颗粒在颗粒破碎后的分布特征具有良好的分形特性。同一水泥含量下，随着围压的升高，堆石料分形维数逐渐增大；高围压下，颗粒破碎严重，中间粒径和细粒含量较多，级配更均匀，分形模拟结果与试验结果较低围压下具有更好的线性关系。相同围压下，随着颗粒强度的增大，颗粒破碎程度减小，分形维数随之逐渐减小。通过与Hardin相对颗粒破碎率进行对比可知，分形维数可以很好地表征试样的级配情况，其值

3、越大，级配越良好，粒径分布情况越均匀，颗粒破碎越严重。关键词：颗粒破碎；分形维数；破碎率；堆石料中图分类号：TU411文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—1379．2014．12．039FractalBehaviorinCrushingofArtificialRockfillMaterialsWEIWei，JIANGCheng—cheng，QINYah—lin，CHENSheng—shui，LIUEn—long(1．StateKeyLaboratoryofHydraulicsandMountainRiv

4、erEngineering，CollegeofWaterResources&Hydropower，SichuanUniversityChengdu610065，China；2．SchoolofEnergy，Xi’anUniversityofScienceandTechnology，Xi’an710054，China；3．NanjingHydraulicResearchInstitute，Nanjing210029，China)Abstract：Diferentintensitiesandequalsizeofartificial

5、cementballswerepreparedtosimulatenaturalrockfillmaterials，onwhichtriaxialtestsweretested．BasedonthefractalmodelestablishedbyTyler，westudiedthefractalcharacteristicsoftherockfillmaterialsbeforeandaftertheparti—clebreakage，andcompareditwithHardinrateofparticlebreakaget

6、oexplorethefeasibilityofthefractaldimensioncharacterizingthedegreeofparticlebreakage．Theresultsshowthatthedrainedandundrainedtriaxialsheartestsonthesameconditionsaresimilar，andthepaniclesizedis—tributionafterparticlebreakageofthesefourkindsofcementcontentspossessesgo

7、odfractatcharacteristics．Underthesamecementcontent，therockfillfractaldimensionincreaseswiththeincreasingconfiningpressure；whentheconfiningpressureishigh，theparticlebreakageisseriously，middlesizeandfinescontentarelarge，SOtherelationshipbetweentheresultsoffractalsimula

8、tionandtheexperimentalonhighconfiningpressuremorelinearitythanonthelowconfiningpressure．Withtheincreasingofparticleintensity，thedeg