基于三维离散元堆积碎石土细-宏观力学参数相关性研究

来源：计算力学学报杂志2016年第1期北京时间：

作者：马石城,胡军霞,马一跃,董辉

单位：湘潭大学 土木工程与力学学院, 湘潭 411105,湘潭大学 土木工程与力学学院, 湘潭 411105,湘潭大学 土木工程与力学学院, 湘潭 411105,湘潭大学 土木工程与力学学院, 湘潭 411105

摘要：以室内三轴压缩试验为基础,运用PFC3D离散元软件生成含有不同形状碎石块的1:1堆积碎石土数值模型,标定得到相应的细观参数(相对误差控制在10%以内)。改变细观参数,定量探讨其与宏观力学参数(粘聚力和内摩擦角)关系,得到细观参数与粘聚力、内摩擦角的细-宏观参数关系式,并对其可靠性进行了验证。研究发现,(1) 粘聚力与接触粘结力、颗粒摩擦系数呈线性正相关;同时受粘结力比值M=σc/τc的影响,当M<1时,粘聚力随着M的增加而线性增加;M≥4时,粘聚力趋于稳定。(2) 内摩擦角与颗粒摩擦系数呈对数关系,与接触粘结力呈抛物线关系。(3) 细-宏观参数关系式是在含水率为7%室内试验结果基础上研究得出,将关系式运用到含水率为9%和11%的室内试验结果进行标定验证:依据含水率为9%和11%室内试验得到的c和φ值,运用细-宏观参数关系式计算得到细观参数,经验证其数值-室内试验结果相对误差在10%以内,说明通过细-宏观力学关系式得到的细观参数符合精度要求,关系式可靠。为后续土石混合体数值试验研究者进行细观参数标定工作提供了参考依据。

关键词：堆积碎石土,细观参数,粘聚力,内摩擦角,离散元,

基金资助：国家自然科学基金(51108397)资助项目.