块石强度对土石混合料剪切特性的影响

摘要

块石强度的不足是引发土石混合料大型填方工程失稳破坏的重要原因之一。为深入探讨块石强度对土石混合料剪切特性的影响,弥补当前土石混合料研究领域的不足,以重庆市某超高填方工程为依托,采用室内大型直剪试验和PFC离散元数值模拟展开系统研究,揭示块石强度影响土石混合料剪切变形特征、峰值抗剪强度、裂隙扩展过程、能量响应方式的宏观规律和微观机制。结果表明:高应力水平下,由块石强度引起的剪切特性差异显著,硬岩土石混合料呈现应变硬化特征,软岩土石混合料则以应变软化为主;土石混合料的剪切过程基本符合线性莫尔–库仑强度理论,且随着块石强度的增大,混合料的内摩擦角、峰值抗剪强度均增大,而黏聚力表现出"先增大后减小"的变化趋势;块石强度越大,剪切过程中粒料间裂隙开展就越完全,裂隙密度越大;硬岩改造作用强烈,往往形成断面复杂的剪切面,软岩混合料剪切面形态与纯土体相差不大;剪切过程中,硬岩土石混合料以摩擦耗能为主,软岩混合料则主要通过塑性变形、调整块石空间位置吸收、贮存变形能。最后,基于PFC数值模拟技术进一步拓展分析,提出考虑块石强度的土石混合料抗剪强度预测模型。