堆石料的临界状态与考虑颗粒破碎的本构模型

摘要

高应力水平时堆石料的颗粒破碎对其强度和变形机制有重要影响。临界状态土力学理论对重塑土的应力-应变关系的描述较为成功，但目前颗粒破碎对堆石料的临界状态的影响及其数学描述鲜有研究。对堆石料进行了固结应力从0.4MPa到4MPa的18组固结排水和固结不排水常规三轴压缩试验，以及6组等向压缩试验。试验结果表明：在排水条件和不排水条件下，不同的固结应力试样都趋于临界状态；堆石料的临界状态在q-p′平面和e-lgp′平面均为非线性变化。基于此试验结果，通过引入状态参数，在广义塑性力学的理论框架下，建立了考虑颗粒破碎的堆石料本构模型，并给出了模型参数的确定方法。与长河坝料的试验进行了对比，结果表明所建议的本构模型可以较好地模拟堆石料从低围压0.4MPa到高围压3.5MPa下的应力-应变特性。