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摘要
为了探讨砂土不同颗粒的形状特征对砂土力学特性的影响规律，建立考虑砂土颗粒形状影响的砂土强度计算公式模型。依据已有研究，选取3个描述砂土颗粒形状特征的参数(球度S，长宽比AR和凸度C)，运用Image-pro plus软件对砂土和玻璃珠的形状轮廓进行二值化处理，得到标准砂和玻璃珠的颗粒形状量化结果，之后，通过引入整体颗粒形状参数O_R对从不同角度描述颗粒形状特征的3个参数进行整合表示，并配置5种具有不同整体颗粒形状参数的砂土试样进行不同围压条件下的常规三轴压缩试验。试验结果表明：颗粒形状特征的差异对砂土力学特性会产生较大的影响，具体表现在随着砂土整体颗粒形状参数O_R的增大，其内摩擦角不断减少；此外，随着整体颗粒形状参数O_R的减少，砂土的剪切软化程度逐渐降低，达到峰值强度后下降速率变慢；同时，基于砂土试样三轴压缩试验结果，并结合现有关于砂土峰值内摩擦角理论计算模型的研究成果，通过引入整体颗粒形状参数O_R，建立考虑整体颗粒形状参数O_R影响的砂土峰值内摩擦角计算公式。最后，配置2种不同整体颗粒形状参数的试验砂土，并在与之前砂土试样同样的试验条件下进行常规三轴压缩试验，并运用本文所建模型对试验结果进行预测，结果表明本文所建模型具有良好的适用性。
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单位中南大学; 山东省公路工程技术研究中心有限公司; 土木工程学院
