文 献 综 述

一、选题背景和意义：

碎石材料是由大小颗粒彼此充填而呈粒状结构的散粒体，因压实性好、强度高、透水性强等优点, 在交通工程结构中取得了广泛应用，是道路路基、路面结构以及铁路道砟结构中常用材料。但在实际工程中，因为碎石材料的颗粒间常为点接触，在压实和剪切等外力的作用下，即使施加的能量和周围压力并不十分大，也很容易发生颗粒破碎，颗粒聚集体在破碎之后会引起自身级配的改变，从而使其物理力学性质发生变化；而碎石材料的这些特性常与各类工程全寿命周期内的安全与稳定息息相关，因此成为研究者关注的焦点，研究者通过熟悉和掌握这些特性使得工程的安全系数大大提高^[1]。

众多试验研究表明^[2]：大多数碎石材料通常在低应力水平范围内不发生颗粒破碎或者颗粒破碎现象非常微弱可忽略不计，但是随着承受应力水平的增加，颗粒破碎现象就越来越明显。近年来，隧道，高速公路和铁路等工程项目数量增多，人们开始认识到颗粒破碎对工程的影响不容忽视，会使碎石材料变形加大，抗剪强度降低，因而相继的产生了一系列颗粒破碎理论研究与工程实践。随着工程的复杂化程度提高，对于碎石颗粒的研究更加深入具体，然而对颗粒破碎现象的认识大多还停留在宏观观测阶段，对于土体发生颗粒破碎的微观机制认识还不够全面，没有更深刻地理解颗粒破碎这一现象，这也就相对阻碍了颗粒破碎研究的发展。

影响碎石颗粒破碎特性的机制复杂、因素众多，包括颗粒本身的力学性质、表面的粗糙程度、颗粒之间的接触和相互作用方式、颗粒形状和大小的分布以及应力状态等。因此，碎石颗粒破碎现象的研究已成为工程实践中最为棘手的问题之一，涉及众多学科领域。本课题旨在通过对碎石材料相关试验研究，分析碎石颗粒本身粒径和级配对破碎的影响，探究破碎规律，为防治道路或者轨道结构中的碎石颗粒破碎提供参考依据。

二、国内外的研究情况：

针对颗粒破碎的研究最早始于上世纪初，由于当时试验条件的限制，未能取得突出成果所以对于颗粒破碎的研究停滞了一段时间。1948年现在土力学的创始人太沙基在砂土的压缩试验中，发现颗粒破碎现象非常明显^[3]。随后，越来越多研究着开始了对颗粒破碎的研究。笔者在阅读有关颗粒破碎研究文献的基础上,对颗粒破碎程度的量化指标、影响颗粒破碎的因素的研究进展进行总结。

1.颗粒破碎程度的量化指标：

Lade等^[4]在研究粗粒料颗粒破碎的特性时,提出了采用与土体渗透性有关的限制粒径d₁₀的前后变化值B₁₀来表征粗粒料的颗粒破碎程度；中国水利水电科学研究院柏树田等^[5]在研究堆石坝的力学性质时提出用堆石受荷前后的控制粒径d₆₀之差B表征颗粒的破碎程度。上述的量化指标比较简单，它通过某个粒径下的颗粒破碎情况来定义颗粒破碎程度，不能从整体上反映颗粒的破碎情况。因此，很多研究者提出通过整体颗粒粒径分布的前后变化来量化颗粒的破碎情况。

Marsal^[6]提出采用颗粒破碎率B_g来表征颗粒的破碎程度，是指试验前后颗粒各粒组含量之差ΔW_k的正值之和∑|W_k|，这一指标计算简单，相对于单一粒径指标可以较好的反映颗粒整体的破碎情况，傅华等^[7]在研究粗颗粒土颗粒破碎特性时也采用了这一指标。但该指标同样存在问题，它虽然包含了受压前后各粒组含量变化，但是通过变化量之和表示，不能反映出各粒组的实际变化量，受颗粒粒径和级配影响较大。