非饱和土拉伸特性的三维离散元分析

摘要：

以非饱和材料离散元试样生成法为基础,对PFC3D(Particle Flow Code in Three Dimensions)颗粒流离散元分析程序进行改进,建立了同时适用于黏土与砂土的单轴拉伸离散元模型,并对单轴拉伸应力-位移关系及单轴抗拉强度开展研究;探究了不同细观参数对土体拉伸破坏的影响,并以单轴抗拉强度为桥梁,建立了饱和度与颗粒间黏结强度的关系;进行了不同初始孔隙比和饱和度下黏土与砂土的单轴拉伸数值模拟,研究了非饱和土的拉伸特性及利用离散元模拟非饱和土的适用性.结果表明:在法向黏结强度、切向黏结强度、杨氏模量、刚度比、摩擦系数这5个细观参数中,法向黏结强度对抗拉强度的影响最大,切向黏结强度、杨氏模量、刚度比次之,而摩擦系数的影响最小;黏土的单轴抗拉强度随饱和度的增加呈现先增大后减小的趋势,并且单轴抗拉强度在左侧(干侧)的增加速度大于在右侧(湿侧)的减小速度;砂土的单轴抗拉强度随着饱和度的增加表现出"增大-减小-增大"的规律;模拟所得规律与室内实验结果具有较高的一致性,验证了在模拟非饱和材料单轴拉伸特性时该离散元模型及数值分析程序的适用性.

关键词：非饱和土、离散元法、宏-细观参数、饱和度、拉伸强度、黏结强度

所属期刊栏目：30

分类号：TU431(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;北京市自然科学基金面上项目;中央高校基本科研业务费专项资金项目;中央高校基本科研业务费专项资金项目

在线出版日期：2022-10-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共17页

页码：1228-1244