土_石混合体随机细观结构生成系统的研发和其细观结构力学数值试验研究.pdf

第 28 卷 第 8 期 岩石力学与工程学报 Vol.28 No.8 2009 年 8 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Aug .，2009 土–石混合体随机细观结构生成系统的研发及其 细观结构力学数值试验研究 1 2 3 徐文杰 ，胡瑞林 ，岳中崎 (1. 中国水利水电科学研究院 岩土工程研究所，北京 100048 ；2. 中国科学院地质与地球物理研究所 工程地质力学重点实验室，北京 100029 ； 3. 香港大学 土木工程系，香港) 摘要：土–石混合体的细观结构特征在很大程度上影响了其在外力作用下的细观损伤演变机制及所表现的宏观力 学行为。从土–石混合体的细观结构特征出发，开展一系列相关细观力学特征研究工作，将对于深化土–石混合 体力学理论研究体系具有重要的意义。运用统计学、几何学、随机模拟等多学科交叉技术，开发基于任意凸多边 形及椭圆形块石的土–石混合体细观结构随机生成系统——R-SRM2D 。基于R-SRM2D ，从土–石混合体的含石量、 粒度组成、块体空间分布及土–石界面类型等特征的差异性出发，运用数值试验的方法研究土–石混合体细观结 构的差异与其细观损伤机制及宏观力学行为的关系。在理论上取得一些有意义的研究成果：随着含石量的增加， 土–石混合体弹性模量及单轴抗压强度呈上升趋势；在含石量一定的条件下，试样的宏观强度随着块石粒度维数 的增加而略有降低；当块石长轴与主压力轴近于正交或平行时，其抗压强度最大；当块石长轴与主压力轴成 (45 °－ϕ /2) 时，其抗压强度最小；土–石界面的胶结使得土–石混合体的宏观强度发生明显的改善，其单轴抗压 s 强度增加约 1 倍。 关键词：岩土力学；土–石混合体；细观结构力学；数值试验；随机模拟；双轴试验；土–石混合体随机细观结 构生成系统 中图分类号：TU 41 文献标识码：A 文章编号：1000 –6915(2009)08 –1652 –14 DEVELOPMENT OF RANDOM MESOSTRUCTURE GENERATING SYSTEM OF SOIL-ROCK MIXTURE AND STUDY OF ITS MESOSTRUCTURAL MECHANICS BASED ON NUMERICAL TEST 1 2 3 XU Wenjie ，HU Ruilin ，YUE Z Q (1. Department of Geotechnical Engineering ，China Institute of Water Resources and Hydropower Research，Beijing 100048， China；2. Key Laboratory of Engineering Geomechanics ，Institute of Geology and Geophysics ，Chinese Academy of Sciences， Beijing 100029，China；3. Department of Civil Engineering ，University of Hong Kong，Hong Kong ，China) Abstract ：The mesostructure characteristics significantly affect meso-failure evolution mechanism and the ma