基于PFC2D的土石混合料剪切强度数值模拟分析

广泛应用于高填方工程中的土石混合料,具有显著的非均质、非连续特征,工程特性不仅取决于土和石本身的力学性质,也与土石相对比例、粒组组成等因素密切相关.结合PFC2D离散元数值模拟,分析不同开缝宽度下缺失中间粒径土石混合料的抗剪强度变化规律,深入探讨缺失中间粒径土石混合料骨架结构的力传递路径、强度形成机理及混合料变形破坏机制,结果表明:上下剪切盒之间开缝宽度对其抗剪强度有重要影响,土石混合料的峰值强度随开缝宽度的增加而降低,抗剪强度-水平位移曲线表现为应变软化;开缝宽度对土石混合料骨架构成也有重要影响,开缝越大,构成骨架的颗粒数目就越少,骨架颗粒分布范围也越小,剪切带越靠近上剪切盒;不同开缝宽度情况下,尽管剪切带分布不同,骨架上颗粒法向接触力分布基本上是均匀的,说明骨架上各个颗粒受力是相对均匀的,骨架颗粒受力与开缝宽度并无明显关系;不同的开缝宽度下,剪切面在各剪切阶段均不是一个平面,随着水平剪切位移的增加,土骨架上的接触力链和剪切带分布也不断发生变化,试样内部受力极不均匀;试样内部脱空现象除与土石混合料骨架组成、颗粒摩擦系数及级配有关外,开缝宽度对其也有重要影响,开缝越宽,剪切过程中试样的脱空现象就越明显.