基于细观数值试验的非饱和土石混合体力学特性研究

摘要

从土石混合体细观结构出发，融合细观结构模型生成技术、主–从接触面模型及非饱和土渗流与强度理论，建立非饱和土石混合体的细观数值模拟方法.通过与非饱和土石混合体室内试验结果进行对比，验证所建立的细观数值模拟方法的可行性和合理性.利用该细观模拟方法，分析土–石界面接触特性、含石量及饱和度等因素对非饱和土石混合体力学特性与破坏机制的影响.结果表明：(1)非饱和土石混合体在低围压下表现出明显的剪胀性，且受含石量和饱和度影响显著；在较高围压下基本上表现为剪缩变形，随含石量的增大其剪缩变形减小，饱和度对剪缩性的影响较小.(2)土石混合体的峰值强度和变形模量随土–石界面摩擦因数的增大呈非线性增长，在界面摩擦因数大于0.6以后，两者基本趋于稳定值.(3)含石量越大，非饱和土石混合体的峰值强度和变形模量越大，应变硬化特征更为显著，在含石量增加到58%后峰值强度和变形模量趋于稳定值.在低围压下剪胀变形随含石量的增加而增大；在较高围压时，剪缩变形随含石量的增大而减小.(4)饱和度越大，基质吸力越小，非饱和土石混合体的峰值强度越低，但变形模量变化不大.