级配与颗粒形状对复杂堆积体路基填料剪切性能影响的离散元模拟研究

• 作者: 华文俊 肖源杰 王萌 郑俊星 王小明 陈晓斌
• 来源期刊: 中南大学学报（自然科学版）
• 关键词: 隧道施工弃渣 离散单元法 级配 颗粒形状 直剪试验
• 年，卷（期）: 2021,（7）
• 页码范围: 2332-2348
• 页数: 17页
• 分类号: U416.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2021.07.020

摘要

为探究复杂堆积体填料用于路基填筑的可行性,基于计算机视觉实现堆积体颗粒的三维外形重构,获取颗粒的几何形状参数(棱角指数和长细比)、粒径及其分布;通过开展不同竖向应力水平下的大型直剪试验,研究级配和颗粒形状对堆积体填料剪切性能的影响规律,进而构建基于真实颗粒形状的堆积体填料直剪试验的离散元模型,研究颗粒运动、接触网络、组构异性和配位数等微细观特征的演化规律,建立颗粒微细观参数与堆积体填料宏观剪切行为之间的关联机制.研究结果表明:棱角指数和长细比大的堆积体填料具有更高的抗剪强度,中值粒径与抗剪强度呈明显的正相关;粗颗粒含量多、级配良好的堆积体填料,颗粒间的相互作用随棱角指数的增大而增强,颗粒间的相互错动随颗粒长细比的增大而加剧;残余强度与峰值强度之比随棱角指数的增大、长细比的减小而增大;压密后的密实程度随棱角指数的减小、长细比的增大而增大,初始变形模量和剪胀量也更大.