泡沫混合土中颗粒间黏结强度理论计算方法

摘要

盾构掘进往往需要注入泡沫来提高砂土颗粒间黏结力、改善砂性渣土塑流性。为了了解这种泡沫混合土的细观力学特征,对泡沫混合土中颗粒间黏结强度这一关键参数的理论计算方法进行研究。基于能量守恒原理,首先推导泡沫−泡沫与砂土−泡沫颗粒间的抗拉强度计算解析式,揭示颗粒间抗拉强度与泡沫颗粒粒径、表面张力的关系。然后,通过试验测定颗粒间的抗拉强度。研究结果表明:颗粒间抗拉强度随泡沫颗粒粒径及溶液质量分数增加而减小,其中泡沫颗粒粒径的影响更加明显;颗粒间抗拉强度理论计算结果和试验结果相对误差不超过10%,证明解析式能较好地计算泡沫−泡沫、泡沫−砂土颗粒间的抗拉强度,可为离散元数值模拟中颗粒平行黏结模型中黏结强度参数的确定提供理论依据。