侧限条件下钙质砂的颗粒破碎特性研究

摘要

目前国内外对于粒状土颗粒破碎的研究主要集中于高应力水平下的动、静力学性质和影响因素，关于低应力水平下粒状土颗粒破碎的研究开展甚少。另外，粒状土颗粒破碎机制复杂、影响因素众多，在研究过程中常会受到客观条件的制约，给研究带来不便。因此，粒状土在低应力水平下的颗粒破碎现象仍存在许多值得深入研究的问题。
　　本文以国家自然科学基金面上项目(编号：50778140)为支持，针对南海钙质砂材料，在探明基本物理和化学性质的基础上，主要研究其在低应力侧限压缩条件下的颗粒破碎现象。具体的研究方法和主要成果归纳如下：
　　(1)运用荧光光谱仪定性和定量分析试验材料的主要组成成分。对不同粒径的颗粒进行电镜扫描(SEM)成像，观测其表面形态和构造特点。
　　(2)通过侧限压缩试验研究钙质砂的压缩特性，结果表明：钙质砂的压缩变形主要为塑性变形；加载初期压缩变形变化最剧烈，压缩性及其变化趋势与试验荷载和试样粒径的大小有关。
　　(3)采用直剪试验测定钙质砂的抗剪强度参数，得出钙质砂颗粒内摩擦角比一般陆源石英砂大，且随着粒径的增大，内摩擦角也增大，但增大趋势渐缓。
　　(4)对试验后试样进行颗分试验：粒径大于0.1mm的颗粒用筛析法，粒径小于0.1mm的颗粒用激光散射法，得出微米级别至最大颗粒粒径范围的级配曲线。
　　(5)根据试验前后级配曲线计算Hardin相对破碎率，探究颗粒破碎量与荷载之间的演化规律。拟合出颗粒破碎量与荷载之间的经验公式，并将经验公式进行推导后对破碎应力的概念进行修正。
　　(6)分析Hardin相对破碎率与Einav相对破碎率之间的关系，将两者定义中颗粒破碎界限尺寸、颗粒破碎终止级配、当前级配、初始级配与坐标轴之间围成的面积区域分为S1~S5五个部分，分析其与试验荷载的关系，结果表明S5与lgP存在显著的指数函数关系，暗示两者之间存在某种内在联系。

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第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 钙质砂的特点

1.3 国内外研究现状

1.4 本文主要工作

第2章 钙质砂的基本物理化学性质试验研究

2.1 前言

2.2 基本物理化学性质

2.3 本章小结

第3章 试验方法

3.1 前言

3.2 侧限压缩试验

3.3 颗粒分析试验

3.4 直接剪切试验

3.5 本章小结

第4章 钙质砂的压缩和剪切特性

4.1 钙质砂的压缩特性

4.2 钙质砂的直接剪切特性

4.3 本章小结

第5章 钙质砂的颗粒破碎特性

5.1 前言

5.2 粒状土的颗粒破碎

5.3 颗粒破碎试验分析

5.4本章小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献