基于PFC3D的粗粒土三軸試驗細觀數(shù)值模擬.pdf

1、細觀力學特性是粗粒土力學特性的主要研究內(nèi)容之一。目前，試驗及測試技術都無法獲取其細觀力學參數(shù)，粗粒土宏觀力學特性內(nèi)在作用機制不能得到很好的揭示。PFC作為離散元方法的一種，是細觀分析的主要手段之一。在 PFC三軸數(shù)值模擬試驗中，建立既高效又反應室內(nèi)試樣顆粒級配的數(shù)值模型是三軸數(shù)值模擬的基礎，選擇各細觀參數(shù)值的調(diào)節(jié)順序及調(diào)節(jié)程度是提高三軸數(shù)值模擬效率的關鍵，采用不同的細觀分析方法揭示粗粒土宏觀力學特性內(nèi)在機制是三軸數(shù)值模擬試驗的最終目的。

2、因此，本文基于室內(nèi)三軸試驗研究成果，開展 PFC三軸數(shù)值試驗研究，提出了高效數(shù)值建模方法和新的細觀分析方法，分析細觀參數(shù)對宏觀力學特性的影響，并進行了各細觀參數(shù)力學及變形敏感性排序。本文主要研究工作及成果如下：
　　1）基于已有的室內(nèi)大型三軸試驗數(shù)據(jù)，自編程序，建立PFC3D三軸數(shù)值試驗模型。
　　2）首次提出采用加權平均數(shù)方法生成模型中的顆粒，避免粒徑較小的顆粒數(shù)目龐大導致的計算效率的降低。同時根據(jù)顆粒粒徑的加權平均數(shù)生成

3、方法，能夠很好的得到三軸數(shù)值試驗應力應變曲線結(jié)果。
　　3）從細觀角度分析不同圍壓下剪切過程中顆粒位移場和顆粒轉(zhuǎn)動速度場的變化規(guī)律，并根據(jù)其變化情況分析室內(nèi)三軸試驗宏觀力學特性現(xiàn)象的細觀本質(zhì)。
　　4）首次將測量模型運用到三軸數(shù)值試驗模型中，通過自編測量模型程序，采用133個測量球體對試樣內(nèi)部裂隙分布進行檢測，根據(jù)量球環(huán)內(nèi)的顆粒配位數(shù)、孔隙度以及體應變在剪切過程中的變化規(guī)律分析剪切面在三軸模型中的空間分布，得到三軸數(shù)值試驗的