匀速加载下散体材料堆中拱崩塌沉降分析.pdf

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1、第37卷第2期四川建筑科学研究2011年4月SichuanBuildingScience143匀速加载下散体材料堆中拱崩塌沉降分析蒋红英，罗双华，慕青松(1．西京学院工程技术系，陕西西安710123；2．兰州理工大学理学院，甘肃兰州730050；3．兰州大学土木工程与力学学院，甘肃兰州730000)摘要：基于匀速加载方式下碎石材料堆实验研究，对其加压实验中的沉降过程进行了分析，研究了散体材料结构中拱结构形成与崩塌的现象、散体材料结构的沉降特性及规律，并探讨了理论模型。关键词：散体材料堆；沉降；崩塌；拱效应中图分类号：TU444文献标识码：A文章编号：1008—1933(2011)

2、02—143—04GranularpileunderuniformloadingsedimentationanalysisofthearchcollapseJIANGHongying，LUOShuanghua，MUQingsong(1．ColegeofEngineering，xijingUniversityofTechnology，Xi’an710123，China；2．SchoolofScience，LanzhouUniversityofTechnology，Lanzhou730050，China；3．CollegeofCivilEngineeringandMechanics，

3、LanzhouUniversity，Lanzhou730000，China)Abstract：Basedonaexperimentalinvestigationofrubblepileunderuniformloadingandmakeanalysisforstatisticdatum，analysistheshapeandcoHapse’scharactersofthearches，specialitiesofthesettlement，anditsrules，moreover，thereasonforthesedimentationoftheparabolictypearec

4、reated．Keywords：granularpacks；sedimentation；coHapse；archingefect性以及测试手段的局限性，目前有许多特性还无法0引言被论证和解释，因此，仍然需要大量的实验积累和理散体材料结构的最大特点之一就是搭拱效论研究。本文基于碎石颗粒材料堆积体的匀速加载应，在散体材料结构中，力的分布具有高度的各侧限压缩实验结果，分析了散体材料结构拱结构崩向异性，当材料颗粒与其侧向临近材料颗粒的相互塌与沉降的现象，运用随机理论探讨了拱结构崩塌作用问存在的摩擦与挤压使得材料颗粒位置形式合与沉降的理论模型。适时，它们就排列成了力链和拱结构。搭起的拱结1

5、颗粒堆匀速加载实验简介构支撑着堆积在上边颗粒材料的重力和外荷载力，拱结构的形成与消失和材料堆的密度有直接的关本文用厚度为8mm的钢板制作了容器，长宽系J。拱结构是材料颗粒系统内部自发的随机现500mm×300mm，高为150mill。通过位移计测量象，当上部的压力大到一定程度，拱结构不能支撑纵向、横向位移。位移计顶端设置几块钢板1501Tim上面的重量时，就会很快崩塌，颗粒堆开始“自组X150mm。钢板与容器顶边用长1501Tim的弹簧相织”运动，进而产生沉降。近年来，人们对散体材料连。将碎石倒人，此容器给予碎石堆积体半刚性的结构的性质和现象已有了初步的认识，国内外已有边界条件。

6、用工字钢作为压头，放置在碎石堆上，万了一些研究成果，但对于散体材料堆静力学、动力学能试验机将压力通过压头加在碎石堆上，采取匀速特征的研究仍属初级时期J。由于其复杂性、随机加载方式，加载速率2mm／min，实验所取颗粒为花岗岩。花岗岩碎石密度约2．63～2．75g·cm～，抗收稿日期：2009-08—26压强度200～300MPa，硬度6～7，如图1所示。作者简介：蒋红英(1959一)，女，博士，教授，主要从事岩土工程方面科研和教学工作。基金项目：国家自然科学基金(10402112)，陕西省科技计划(工业攻2碎石堆的响应关)项目(2010K07—28)E—mail．hunter．(

7、)ooO00@163．eom在碎石堆的压实过程中，颗粒排列不断地由松144四川建筑科学研究第37卷动的材料颗粒需要克服剪阻力(颗粒表面的摩擦力及颗粒之间的咬合力)，其特征类似于粘滑运动j，而每一次拱崩塌从开始到静止近似于不规律的脉冲运动，在一次“自组织”突发之前是粘的过程，材料颗粒之间剪阻强度线性增长，达到一个极限强度，但材料颗粒无移动，在“滑”的瞬间，剪阻的自锁现象消失，材料颗粒运动速度急剧上升，随后又逐渐下降(图3)。图1实验装置Fig．1Theexperimentalequ