Estudio de las características de corte directo del material mixto de suelo y piedra considerando la forma de los bloques y la fragmentación de partículas

LIU Liangxi ,  

ZHOU Hang ,  

JIANG Chunyong ,  

WANG Rongbing ,  

ZHANG Wenfeng ,  

摘要

El material mixto de suelo y piedra es un medio heterogéneo con componentes y estructura altamente desiguales, ampliamente utilizado en el campo de la ingeniería. Actualmente, aún falta un estudio sistemático y profundo sobre las características mecánicas del material mixto considerando la forma de los bloques, la fragmentación de partículas y la interacción acoplada entre el contenido de piedra y la humedad. Basándose en la forma y fragmentación de los bloques, combinado con pruebas de corte directo a gran escala en laboratorio y simulación numérica por el método de elementos discretos, se estudia sistemáticamente el efecto del contenido de piedra y la humedad en las características mecánicas macro y microscópicas. Los resultados muestran: 1) Con el aumento del contenido de piedra, la resistencia al corte τ y el ángulo de fricción interna φ también aumentan; la cohesión c primero aumenta y luego disminuye, alcanzando un pico alrededor del 40% de contenido de piedra; el índice de fragmentación de partículas B_N^H aumenta gradualmente, pero la tasa de crecimiento disminuye progresivamente. 2) La humedad tiene un claro efecto degradante en la resistencia del material mixto de suelo y piedra. Con el aumento de la humedad, la resistencia al corte τ, el ángulo de fricción interna φ y la cohesión c disminuyen; bajo esfuerzos normales bajos, el efecto inhibidor de la humedad sobre la resistencia al corte τ es más evidente; el índice de fragmentación de partículas B_N^H disminuye de manera no lineal con el aumento de la humedad. 3) La forma y orientación de los bloques dominan la distribución de las cadenas de fuerza y el patrón de concentración de esfuerzos. La fragmentación de partículas ocurre fácilmente en las áreas de ángulos de los bloques donde se concentra el esfuerzo, y la fragmentación de partículas es la causa intrínseca de la no linealidad de la resistencia macroscópica del material mixto de suelo y piedra.

关键词

material mixto de suelo y piedra;método de elementos discretos;prueba de corte directo;contenido de piedra;humedad;fragmentación de partículas

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