论文部分内容阅读
土石混合料是由土体和岩块组合而成的一种特殊集合料，由于散粒体既有细颗粒的土体又有大粒径的块石组合而成，因而具有不同于岩体和土体的力学特征。它的特殊性主要是因为它是由颗粒和孔隙组成，力学性质也主要取决于颗粒级配、粗粒料含量以及粒径大小等参量，而且这些参量也随荷载作用发生变化。论文基于室内大型物理力学试验，通过颗粒离散元软件PFC3D建立了土石混合料的细观力学分析的仿真试验系统，采用该系统进行了土石混合料的压实模拟、大型三轴压缩试验模拟以及大型直接剪切试验模拟。探讨了影响土石混合料强度特征的影响因素，取得了很多有益的结论。概况来讲，本论文的主要研究内容如下:
(1)通过建立土石混合料三维击实试验系统，分析了不同含石量情况下土石混合料的干密度、孔隙率等变化规律，并揭示了不同含石量下，土石混合料强度形成机理。
(2)利用三维颗粒离散元法中的颗粒流方法，建立了无粘性土石混合料的三轴压缩试验模型。以室内试验研究成果为基础，研究了不同细观参数对土石混合料力学特性的影响，最终确定适合土石混合料的细观力学参数。通过细观力学模拟，分析了不同土石混合料的强度特征，并分析了模型边界条件、密实度、尺寸效应等对土石混合料强度的影响。
(3)基于等效体积和质量模型，建立了3种基于簇单元(clump)的非球土石混合料模型，采用基于非球颗粒和球形颗粒混合的土石混合料模型分析了不同形状系数对土石混合料剪切强度的影响。并利用极限分析原理，研究了土石混合料的旋转变形对土石混合料的强度影响机理。
(4)基于三维颗粒离散元建立了土石混合料直剪试验模型，进行不同含石量、不同岩性、不同密实度（孔隙率）的土石混合料直剪试验模拟研究。通过分析研究了土石混合料强度形成机理，研究了软硬岩混合料剪切变形破坏机制，基于土石混合料的位移和旋度变化跟踪确定了土石混合料的三维剪切面。同时，通过分析探讨了三轴试验和直剪试验结果的区别。