考虑垂直分布因素的松散弃渣土力学特性试验研究

【摘要】：松散弃渣土在重力抛(滚)下自然休止形成。由于未经碾压，其结构松散，受外界环境影响极易发生变形失稳，目前有关松散弃渣土工程特性的研究较少。本研究以某水电工程高弃渣场边坡为例，考虑弃渣体颗粒组构分布特征，沿垂向在坡面布置4条采样高程线，经对松散弃渣现场测量、采样和室内物理力学试验，得到以下研究结论：(1)鉴于松散弃渣现场密度试验难以开展，提出一种基于现场测量取样和室内休止角测试获取松散土石体天然密度的新技术方法，并在结合大型三轴压缩试验开展一致性验证后，得出松散弃渣土现场相对密度Dr=0.50～0.55，且垂直方向自上而下呈增加趋势。(2)大变形是松散弃渣的主要工程问题，其全过程试样球应力p-体应变εv很好遵循线性关系，体积模量B与应力水平s无关，而仅随围压σ3而变。邓肯–张E-B模型对松散弃渣土适用性较好，松散弃渣土的破坏应力比Rf=0.65左右，大变形过程总体呈应变硬化特性，15%应变下偏应力无峰值，其变形机制可归纳为非稳定颗粒结构的摩擦大变形。(3)对各采样高程的松散弃渣土试样，经试验发现体积模量B与σ3均较好满足线性关系，通过进一步分析发现B在应力坐标轴上截距约等于0，该规律的揭示有助于简化计算和预测松散弃渣变形，也从试验角度验证了临空面上松散弃渣自身结构的不稳定性。