王益栋，徐永福，奚 悦

(上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240)

颗粒材料破碎能耗分形理论研究

王益栋，徐永福，奚 悦

(上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院，上海 200240)

大理岩颗粒材料破碎具有分形特征，为了研究颗粒压缩破碎的分形特征，结合大量的单颗粒破碎试验，得出了颗粒破碎粒径分布图，将颗粒破碎的形态特征分为3类，指出破碎形态与颗粒形状的关系。同时根据试验结果，确立了颗粒破碎时的变形与粒径的关系，并以此为依据，首次建立了颗粒破碎能耗与分形维数的关系。基于压缩破碎的试验结果得出分形维数，试验选取的颗粒破碎的分形维数D为2.48。所有的结论都建立在试验的基础上，所用假设经过试验结果的验证，与试验结果十分吻合。

颗粒破碎；分形模型；分形维数；破碎能耗；颗粒形状

1 研究现状

近年来随着大型工业与民用建筑建设的兴起与大型土石坝的兴建，堆石料被广泛应用于水利、港口、交通等岩土工程的建设中。堆石料具有许多优良的工程特性，如压实性能好、透水性强、填筑密度大、抗剪强度高、沉陷变形小和承载力高等[1]。岩石颗粒本身含有微裂缝，颗粒在荷载作用下产生弹性变形，随着荷载增大，颗粒内部的微裂缝开始扩展，产生塑性变形，最后扩展的裂缝贯穿整个颗粒发生颗粒破碎[2]。尤其在高压缩强度下，很容易产生颗粒破碎现象，引起结构改变，影响力学性质[1]。因此，开展颗粒破碎变化规律的试验研究对相关工程实践有指导意义。……