摘要：颗粒级配和形态是影响砂土力学行为的重要属性，由于天然钙质砂颗粒级配与形态特征相互交织，目前试验研究还无法提供单一因素的影响规律。本文基于X-CT扫描技术、球谐函数分析和3D打印技术，实现可控形态和尺寸钙质砂颗粒的批量生产制造，通过引入分形维数以表征试样的级配特征，开展不同分形维数仿真钙质砂试样的固结排水三轴试验，探究了颗粒级配这一单一变量对钙质砂剪切特性的影响规律。结果表明：仿真钙质砂试样的力学行为十分符合天然砂应变软化和先剪缩后剪胀的典型特性。分形维数只有在变化很大时，才会对临界状态应力比产生略微明显的影响，考虑到颗粒破碎导致的分形维数变化并不明显，可以采用静态唯一线的方法来描述具有不同分形维数钙质砂的临界状态。相变状态时，轴向应变与分形维数以及有效围压均呈正相关，应力比随分形维数的增大呈指数型上升。仿真钙质砂具有表观黏聚力，峰值表观黏聚力随分形维数的增大呈线性下降，残余表观黏聚力基本不受分形维数变化的影响，而峰值和残余内摩擦角均随着分形维数的增大呈指数形式上升。
文章目录
1 引 言
2 钙质砂3D打印试样的制备
2.1 钙质砂表面形貌的获取和重构
2.2 3D打印设备与材料
3 试验设备与方案
3.1 试验设备
3.2 试验方案
4 试验结果与分析
4.1 试验曲线
4.2 临界状态
4.3 相变状态
4.4 强度特性
4.4.1 峰值强度
4.4.2 残余强度
4.4.3 强度与有效围压的关系
5 结 论
