深基床抛石体中,块石形状不规则,粒径分布范围广,随机抛填的堆体中块石棱角可能作为直接受力的支撑点,在高应力下棱角破碎现象明显。现有的港口工程规范并未考虑块石棱角破碎产生的沉降变形,同时以往研究中也缺乏对较大尺寸块石的棱角应力集中及接触变形的系统性研究。为探究棱角变形的破碎形态、变形量大小和影响规律,本文结合物理试验和数值模拟的方法,对岩石类材料棱角接触变形现象进行了一系列的研究工作。(1)进行了岩石类材料棱角—平面接触变形的物理试验,观察不同平面块大小、不同棱角初始接触面积下的棱角破碎现象,并测得荷载位移关系。结果表明棱角区域破坏以棱角压碎变形的渐变过程为主,平面块以脆性断裂为主,其中变形量主要由棱角压碎产生,根据其形态演变特征可分为棱角持续屈服、裂纹发展、棱角压碎。初始接触面积的增加使棱角应力集中减弱,脆性提高。同时,初始接触面积越大,初始屈服荷载越大,在同等竖向位移下,需要的外界荷载越大。(2)采用ABAQUS有限元软件及损伤塑性本构模型,进行了岩石类材料棱角变形的数值模拟。数值结果与物理实验在棱角块、平面块的破坏形态演变特征一致,在不同棱角初始接触面积下的荷载位移关系吻合良好,验证了有限元模型的可靠性,并对变形过程中材料细观结构损伤和破坏过程进行了分析。(3)从材料自身力学特性和棱角形态出发,利用有限元模型对棱角变形的五个影响因素分别进行了数值分析,讨论了各因素对棱角荷载位移关系的影响规律。材料强度、膨胀角及残余强度的增加,能提高棱角变形刚度,同时棱角坡度变陡,棱角刚度下降明显。即荷载相同下,材料强度大、膨胀角大时,竖向变形位移小且位移的增大速率慢;残余强度小、棱角坡度陡时,竖向变形位移大且位移的增大速率快。随着粒径尺度增大,粒径大小对局部棱角变形关系影响越有限。(4)考虑工程中块体棱角接触形态,对三个主要影响因素初始接触面积、材料强度、棱角坡度进行变形特性分析,并采用合适的函数拟合变形关系,得到岩石类材料棱角变形的荷载位移公式。综上,本文对岩石类材料棱角接触变形进行了研究,总结其变形特征和影响规律,并提出了一个块体之间棱角变形的荷载位移计算公式,能很好拟合数值模拟的荷载位移变化。