粗粒含量对砾类土直剪过程中强度与变形特性影响的离散元模拟研究

作     者：徐肖峰 魏厚振 孟庆山 韦昌富 李永和 XU Xiaofeng;WEI Houzhen;MENG Qingshan;WEI Changfu;LI Yonghe

作者机构：中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071 浙江省水利河口研究院杭州310020 

出 版 物：《工程地质学报》 (Journal of Engineering Geology)

年 卷 期：2013年第21卷第2期

页      面：311-316页

学科分类：08[工学] 080101[工学-一般力学与力学基础] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：交通部西部交通建设科技项目资助(2009318802074) 浙江省重大科技专项(2009C13010) 国家自然科学基金项目(19872211)资助 

主　　题：大型直剪 粗粒含量 PFC2D 砾类土 

摘      要：粗粒含量对砾类土的工程力学特性具有重要的影响。本文对4组不同粗粒含量的强风化玄武岩砾类土进行了大型直剪试验,并获取相关的强度与变形参数,基于离散单元法颗粒流理论,采用粒间作用为平行黏结模型的圆球模拟土颗粒,建立了4种不同粗粒含量砾类土直剪的离散单元模拟的计算模型,并进一步校正了颗粒单元细观参数,模拟了不同粗粒含量砾类土100kPa垂直压力时的应力应变关系、垂直变形以及剪切带上的土颗粒运动与颗粒间作用力传递的影响特性,分析了粗粒含量对砾类土宏观及细观力学性质的影响机理。结果表明:砾类土表现出的粗粒含量越大强度越高的本质是由于随粗粒含量增加时,土颗粒间平均刚度增加及颗粒间的咬合作用使得摩擦系数增加,采用平行黏结模型能较好的拟合峰值前剪应力-剪位移曲线,但是峰后曲线段尤其对软化现象的适应性不是十分理想;垂直位移-剪位移模拟值与试验值存在一定的偏差;随着粗粒含量的增加,最大剪应力时粗颗粒对力链的控制表现得愈明显,相应的剪切带厚度约为剪切盒高度的1/3～1/5,并随粗粒含量增加而增大。