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击实和三轴压缩条件下炭质泥岩的颗粒破碎及力学响应研究

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为充分认识炭质泥岩的颗粒破碎行为及力学特性,对不同粗粒质量分数的炭质泥岩在最佳击实状态下的破碎程度进行三轴剪切试验,分析粗粒质量分数对炭质泥岩粒径级配及力学性能的影响规律,明确炭质泥岩颗粒破碎与围压、粗粒质量分数间的关系。研究结果表明:在压实过程中,炭质泥岩存在明显的颗粒破碎现象,且粗粒质量分数越高,其颗粒破碎越明显;炭质泥岩的水敏性远大于硬质岩的土石混合体的水敏性,击实曲线更陡峭,且在粗粒质量分数为60%时具有最佳的击实状态;随着粗粒质量分数增大,炭质泥岩的抗剪强度呈现出先增长后减小的趋势,且在粗粒质量分数为60%时黏聚力达到最大,内摩擦角与粗粒质量分数呈负相关;当粗粒质量分数较小时,炭质泥岩抗剪强度主要由细粒间的黏聚力及粗粒与细粒间的咬合力提供,粗粒破碎较少;随着粗粒质量分数增大,试样中颗粒破碎现象更明显,颗粒间重新分布和咬合使其内摩擦力逐渐增大,抗剪强度由粗粒破碎及粗粒与细粒间的咬合力提供,细粒间的黏聚力较小;炭质泥岩的颗粒相对破碎率随围压、粗粒质量分数的增大而增大,且相对破碎率与粗粒质量分数和围压之间存在非线性关系。

刘琼、曾铃、查焕奕、陈佳艳、卞汉兵

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长沙理工大学土木工程学院,湖南长沙,410114

长沙理工大学交通运输工程学院,湖南长沙,410114

法国里尔大学土木工程与岩土环境工程实验室,法国里尔,59000

路堤工程 炭质泥岩 颗粒破碎 力学特性 相对破碎率

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2024

中南大学学报(自然科学版)
中南大学

中南大学学报(自然科学版)

CSTPCD北大核心
影响因子:0.938
ISSN:1672-7207
年,卷(期):2024.55(3)
刘琼,曾铃,查焕奕,等.击实和三轴压缩条件下炭质泥岩的颗粒破碎及力学响应研究[J].中南大学学报(自然科学版),2024,55(3):1120-1131.DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2024.03.024.
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