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题名基于率态模型的颗粒材料剪切强度理论
被引量：2
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作者
童立红
温斌强
徐长节
雷祖祥
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机构
华东交通大学土木建筑学院
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出处
《中国科学：技术科学》
EI
CSCD
北大核心
2022年第3期489-498,共10页
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基金
江西省自然科学基金(编号:20202BAB204025)
高铁联合基金重点基金(编号:U1934208)资助项目。
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文摘
颗粒材料在工程中非常普遍,发展精确的颗粒材料强度理论是其得以应用的基础和关键.本文基于颗粒接触微观模型,考虑剪应变由接触颗粒的滑移和颗粒自身旋转共同作用的结果,建立了剪切带上的应变分量关系.结合经典的摩擦率态模型,以能量原理为基础,构建了颗粒材料剪切强度的耦合演化模型,该模型可用于分析颗粒材料系统的内摩擦系数随剪切变形的全过程演化状态.为了验证所得模型的合理性,使用平均粒径为0.15 mm的规则球状玻璃珠分别进行了等竖向压力变剪切速率和等剪切速率变竖向压力的直剪实验.实验结果表明,颗粒材料系统内摩擦系数随剪切位移的变化规律与本文推导的理论模型预测完全一致,从而验证了本文所提出模型的合理性.通过进一步对模型参数进行详细分析,研究了剪切速率和竖向压力对模型参数及材料强度的影响.结果表明,颗粒材料系统的剪切强度并非严格遵守库仑强度理论,剪胀角对剪切强度会产生明显的影响;颗粒材料竖向应力的增大会使其在剪切破坏前经历更大的变形,提高颗粒材料系统的韧性.本文提出的模型可以综合考虑更多的强度影响因素,提高了模型的准确性,进一步丰富了颗粒材料强度分析理论.
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关键词
直剪实验
颗粒材料
剪切强度
颗粒摩擦模型
速率状态摩擦定律
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Keywords
direct shear test
granular material
shear strength
granular frictional model
rate and state frictional model
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分类号
TU43
[建筑科学—岩土工程]
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题名颗粒材料粘滑现象及其物理机制的试验研究
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作者
刘建生
熊文勇
邓翔浩
傅力
童立红
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机构
江西省交通工程集团有限公司
江西省桥梁智能养护工程技术研究中心
华东交通大学土木建筑学院岩土工程研究所
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出处
《岩土工程技术》
2023年第4期449-454,共6页
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基金
江西省交通运输厅科技项目(2021H0004)
江西省教育厅课题(GJJ210618)
江西省科技合作专项项目(20212BDH81034)。
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文摘
颗粒材料系统在剪切过程中存在应力突变的情况,为了探究颗粒材料在剪切过程中的宏观力学响应与其细观参数的内在联系,通过室内直剪试验,研究了颗粒材料系统在受压剪作用下的粘滑(stick-slip)行为。将玻璃微珠作为颗粒材料进行了不同正应力下的直剪试验,并引入率态摩擦模型(RSF)对试验结果进行了定量分析,通过强度阶跃试验得到了率态摩擦模型相关参数。试验结果表明:(1)不同正应力下的粘滑曲线变化趋势基本相同,并呈现周期性的规律,但粘滑导致的应力降和周期随正应力的减小而减小;(2)在施加的压力范围内,通过计算得到其刚度比κ均小于1,且κ随正应力的增大而减小,这说明该颗粒材料满足失稳判据,试验现象与理论预测相符。成果为研究地震发生机理提供了思路,据此可推测断层的粘滑失稳及地震发生是由于断层面的滑移速度瞬时改变引起的,κ值越小其峰值粘滑速率越大,同时产生的应力降和粘滑周期越大。
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关键词
颗粒材料粘滑现象
直剪试验
速率状态摩擦模型
失稳破坏模式
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Keywords
particle stick-slip phenomenon
direct shear test
rate state friction model
instable destruction mode
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分类号
TU43
[建筑科学—岩土工程]
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