考虑颗粒破碎的路基粗粒土填料本构模型研究

来源：振动与冲击杂志2025年第16期北京时间：

作者：刘安，张宗堂zzt@hnust，周普，刘顺凯，刘泽，马缤辉，陈秋南

单位：1.湖南科技大学土木工程学院，湖南 湘潭411201；2.中建五局土木工程有限公司， 长沙410004

摘要：粗粒土在路基工程中应用广泛，但其在外荷载作用下易发生颗粒破碎，进而对其工程性质产生较大影响，所以研究路基粗粒土填料的颗粒破碎与本构关系具有重要意义。结合路基实际环境中影响较大的因素，本文开展了一系列红砂岩路基粗粒土填料大型三轴试验，研究了粗粒土试样的非线性应力应变关系，分析了粗颗粒含量变化时试样的应变软化与应变硬化现象。建立了二次分形维数级配方程用于描述试样的颗粒破碎演化，并基于此推导了颗粒破碎指标，分析了不同级配与围压条件下粗粒土试样的颗粒破碎规律。基于驼峰形三次曲线本构模型研究了红砂岩路基粗粒土试样的本构关系，分析了颗粒破碎率与围压、本构模型参数与破碎率之间的相关关系，进而建立了考虑颗粒破碎的红砂岩路基粗粒土填料本构模型，并验证了模型的正确性。研究结果对于认识粗粒土填料的力学性能演化及指导风化红砂岩粗粒土填料施工具有一定的参考价值。<br>

关键词：风化红砂岩；粗粒土；路基填料；颗粒破碎；本构模型；大型三轴试验