基于三维扫描技术的土石混合体离散元模型参数反演及直剪模拟

利用三维扫描技术构建不同粒径的真实块石形状数据库,并建立不同含石量的土石混合体离散元随机模型.采用正交试验设计原理,分析试样宏细观参数间力学敏感性并建立两者的线性方程,结合物理试验对模型进行参数标定.对不同法向应力、不同含石量的土石混合体进行直剪模拟,结果表明:岩土体在剪切过程中,剪应力逐渐增大,变形先剪缩后剪胀;增加法向应力,试样抗剪强度提高,剪缩程度增大,但初始模量变化微弱;低含石量下剪力无明显峰值,应变硬化现象显著,变形以剪缩为主,随着含石量增加,初始模量及抗剪强度升高,高含石量下出现应力峰值,之后表现为应变软化,剪胀性突出.土石混合体增加法向应力或含石量,均会提高其初始配位数和力链强度,其中增加法向应力,配位数整体水平上升;在剪切过程中,低含石量下配位数呈递增趋势,高含石量下配位数逐渐减小,配位数不会持续增或减,当达到临界值时与试样体积一同趋于稳定;含石量越大剪切带越宽厚,剪切面周围速度及位移变化梯度较大,剪切中后期试样内出现逆时针涡旋速度场;动剪切盒内配位数较大,静剪切盒内配位数较小,剪切带处配位数波动幅度最大;岩土体中弱力链散乱稀疏,强力链分布集中,剪切时力链强度先增大后减小,逐渐发散变粗并沿对角线延伸,最终贯穿剪切区域.     

水泥稳定钢渣混合料离散元模型参数反演及断裂损伤研究

基于三维扫描技术,利用Particle Flow Code 3D构造真实钢渣石形状的水泥稳定钢渣混合料离散元模型,探究试样宏细观参数间的敏感性并建立两者间的非线性回归方程。对不同钢渣石含量的试样进行无侧限单轴压缩模拟试验,结合接触计算、裂隙定位等程序系统,从强度、断裂损伤等方面分析试样在破坏过程中的宏细观力学特性及微裂隙演变规律。结果表明:有效模量和摩擦系数对峰值强度几乎无影响;弹性模量受孔隙度、有效模量、黏结强度、平行黏结摩擦角影响较大;泊松比主要受孔隙度控制。随着钢渣石含量增加,试样的弹性模量、峰值强度升高,泊松比降低,峰后应力曲线渐陡,表现出明显的脆性破坏特征。裂缝形成主要分为萌生、扩展、汇集、贯通4个阶段,提高钢渣石含量,试样断裂面厚度增大,微裂隙数量成倍增长。