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粗颗粒含量对川西混合土抗剪强度的影响

崔凯 苏磊

崔凯, 苏磊. 粗颗粒含量对川西混合土抗剪强度的影响[J]. 西南交通大学学报, 2019, 54(4): 778-785. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180826
引用本文: 崔凯, 苏磊. 粗颗粒含量对川西混合土抗剪强度的影响[J]. 西南交通大学学报, 2019, 54(4): 778-785. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180826
CUI Kai, SU Lei. Effect of Coarse Grain Content on Shear Strength of Mixed Soil in Western Sichuan[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(4): 778-785. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180826
Citation: CUI Kai, SU Lei. Effect of Coarse Grain Content on Shear Strength of Mixed Soil in Western Sichuan[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(4): 778-785. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180826

粗颗粒含量对川西混合土抗剪强度的影响

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180826
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(41572245)
详细信息
    作者简介:

    崔凯(1979—),男,教授,博士,研究方向为非饱和土力学、冻土力学与土动力学,E-mail:cuikai@swjtu.cn

  • 中图分类号: U416

Effect of Coarse Grain Content on Shear Strength of Mixed Soil in Western Sichuan

  • 摘要: 混合土在川西地区广泛分布,由其构成的山区公路路基的稳定性是实际工程中亟需关注与研究的问题. 针对混合土抗剪强度受粗颗粒含量变化影响较大的特征,选取川西山区路基填筑用的天然混合土,分别进行小型与大型直剪试验,系统研究了粗颗粒含量对混合土剪应力-位移曲线和内摩擦角的影响规律. 试验结果表明:粗颗粒含量差异导致混合土抗剪强度发生明显变化,且在不同的粗颗粒含量区间,抗剪强度会呈现不同的变化趋势;当粗颗粒含量从0增至30%时,内摩擦角增长速率较慢;在30%~60%之间递增时,内摩擦角增长速率变快;超过60%时,增长速率回缓,即有两个界限值;通过颗粒骨架理论解释了界限值产生原因,并从宏微观角度分析了抗剪强度在不同区间内的主要影响因素差异,可为混合土结构物稳定性评估提供取值与理论分析依据.

     

  • 图 1  颗粒级配曲线

    Figure 1.  Grading curve

    图 2  不同竖向应力下的剪应力-位移曲线(dmax = 5 mm)

    Figure 2.  Relation curvesbetween shear stress and displacement under different vertical stresses (the maximum grain diameter dmax = 5 mm)

    图 3  不同竖向应力下的剪应力-位移曲线(dmax = 20 mm)

    Figure 3.  Relation curves between shear stress and displacement under different vertical stresses (dmax = 20 mm)

    图 4  不同竖向应力下的剪应力-位移曲线(dmax = 60 mm)

    Figure 4.  Relation curves between shear stress and displacement under different vertical stresses (dmax = 60 mm)

    图 5  内摩擦角与粗颗粒含量关系曲线

    Figure 5.  Relation curve between internal friction angle and percentage of coarse grain content

    表  1  矿物成分测试结果

    Table  1.   Mineral constituents test results of soils

    土编号蒙托石伊利石高岭石石英斜长石方解石赤铁矿
    1号008412031
    2号33114310129
    3号5311244800
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    表  2  试验方案

    Table  2.   Test program

    试验种类土编号粒径/mm粗颗粒含量/%试验直径/mm
    小型直剪1号< 5063.5
    2号< 5063.5
    3号< 5063.5
    大型直剪1号< 2028.2504.6
    1号< 6044.0504.6
    2号< 2040.3504.6
    2号< 6047.7504.6
    3号< 2061.7504.6
    3号< 6073.5504.6
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    表  3  不同粗颗粒含量下混合土的粘聚力和内摩擦角

    Table  3.   Cohesions and internal friction angles of mixed soil with different coarse grain contents

    粗颗粒含量/%粘聚力/kPa内摩擦角/(°)
    030.0036.45
    28.256.8437.39
    40.348.9739.09
    44.035.5841.29
    47.731.1642.20
    61.739.5046.42
    73.535.3347.50
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  • 收稿日期:  2018-09-23
  • 修回日期:  2018-11-24
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  • 刊出日期:  2019-08-01

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