考虑颗粒破碎的堆石料湿化变形特性离散元模拟

摘要

堆石料广泛应用于土石坝和山区机场地基的填筑工程中,其湿化变形可能会影响工程的正常使用甚至威胁其安全性.颗粒破碎是导致湿化变形的重要原因,然而目前对于堆石料湿化过程中颗粒的破碎规律尚不明晰.本文采用离散单元法,分别模拟了侧限条件下单线法和双线法湿化变形试验,比较了单、双线法湿化变形的差异.采用Hardin破碎率表征颗粒破碎量,分析了湿化过程中颗粒破碎量与填筑体应变及颗粒间摩擦耗能等的关系.此外,还讨论了湿化路径、颗粒形状、材料软化系数对湿化变形的影响.研究结果表明:侧限条件下湿化变形随应力水平增加而增加,且单线法测得的湿化变形大于双线法.湿化路径对总变形量有一定影响,先湿化后加载可有效降低总变形量.加载过程中,颗粒破碎以棱角破碎为主,且多棱角颗粒的试样湿化变形大于浑圆颗粒试样.Hardin破碎率与试样摩擦耗能的关系受湿化路径的影响,与应变的关系不受湿化路径的影响,仅与试样初始状态和材料特性有关.