随着建筑科技的迅猛发展,大型土石坝和工业与民用建筑建设也越来越受到重视。而砂层作为最好的持力层,在使用过程中也会产生颗粒破碎现象,尤其是桩尖部位,在剪应力作用下颗粒破碎现象最为明显。在经典土力学理论当中,假设土体颗粒是不可以被压碎的,土体的变形是内部孔隙水排除和颗粒排列重组的结果,而其强度理论的建立是在粒间摩擦和滑移的基础之上。但是,实际上当土体颗粒在受到大于自身强度的外界应力荷载时,将会发生部分或整体破坏。不同的材料将会有不同的破碎极限应力,当受到的应力达到自身的极限应力时,就会发生破碎。相关研究表明,石英砂在受到十兆帕左右时就会发生明显破碎。颗粒破碎会直接改变土体的自身结构以及颗粒级配,从而改变密实度、孔隙水压力、渗透系数等基本特性,从而进一步影响其自身强度,改变力学性能。本试验在前人研究的基础上对试验进行了改进和创新,将试验进一步细化,将试验过程更加贴近于实际。本试验采用高压三轴仪器,对标准砂进行了室内固结排水三轴剪切试验,然后根据试验记录绘制成试验曲线,进行分析。本试验的研究内容主要包括以下几个方面:(1)在制样和固结的过程中对颗粒破碎的影响研究;(2)在相同围压条件下剪切过程中的颗粒破碎研究;(3)在相同剪应变条件下和不同剪应变条件下的剪切过程中的颗粒破碎研究;(4)剪切过程中破碎参量的变化规律研究,包括相对破碎势Bp、整体破碎参量Bt和相对破碎参量Br;(5)相对破碎参量Br与应力应变之间的关系以及与内摩擦角φ之间的关系。经过试验研究表明:(1)在制样过程会产生颗粒破碎,且破碎量不能忽略不计;在等向固结过程中产生较小的颗粒破碎,此部分破碎量可以忽略不计;(2)在围压为2MPa条件下,破碎不是太明显,主要是因为小主应力方向约束较小,粒间咬合力较小,因此在剪切过程中颗粒破碎不太明显;但随着围压增大,小主应力方向的约束增大,使得颗粒在剪切过程中出现明显的破碎现象;粒径较大的颗粒会首先发生破碎,随着围压的增大,破碎颗粒的粒径逐渐向小粒径发展;(3)剪应力不是影响颗粒破碎的唯一条件,还会受到剪应变的影响;(4)相对破碎参量Br的大小不仅仅与围压剪应力有关,而且与剪应变也紧密相关;(5)相对破碎参量Br可以与剪应变可以较好的进行拟合,同时相对破碎参量Br的增加会引起内摩擦角φ减小。