《表1 三维几何形状参数：基于不规则颗粒离散元的砾石土三轴数值模拟》

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《基于不规则颗粒离散元的砾石土三轴数值模拟》

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其中：Rs为内切球半径，m；Rb为外接球半径，m；X、Y、Z为外接立方体长、中、短轴，m；S为砾石表面积，m2；V为砾石体积，m3。

通过对砾石三维模型库的初步分析可以发现，爆破形成的心墙砾石棱角分明，形态各异。在离散元数值模拟中缺乏考虑颗粒形状对砾石土力学性质的影响研究，金磊[8]通过数学方程生成不同形状的砾石，王蕴嘉[12]考虑单参数球度指标研究堆石料的堆积密度和强度。肖柏林[20]、邹德高[23]和张家发等[19]选择球形度、长宽比、圆形度、扁平率、球度、形状因子、形状系数及延伸率等对颗粒形状进行相关性分析，但是没有对砾石形状进行具体分类。目前采用较多的Zingg双变量形状评定标准[24]中，通过两个参数，即中长轴之比和短中轴之比，将砾石分为等轴状、圆盘状、叶片状和棒状四种形状，然而该分类标准中的两个参数，实际只体现了颗粒条性和片性的特征，仍不足以区分受爆破形成的棱角分明、形态各异的砾石形状。综上所述，现有研究对砾石形状类别的研究不够深入，且采用的单参数或双参数指标均无法充分反映颗粒形状特征。因此，以采用较少的物理参数描述真实砾石几何形状特性为目标，本文首先结合心墙砾石的形状特征，总结出受爆破形成的砾石具有三大形状特性，即块性，片性和条性，并且其砾石形状可分为六大类：条状、片状、块状以及兼具多种形状性质的条片状、条块状和片块状；其次，基于双变量形状评定标准，增加球度指标以描述砾石块性特征，首次提出三变量形状评定标准。通过选取3个砾石三维形状评定参数，即延伸率、扁平率和球度（见表1），以对砾石形状特性和类别进行评定。