不同细料含量土石混合料塑性行为离散元模拟

摘要

土石混合料是指由大粒径的块石和作为填充成分的细粒土组成的二元混合料,其塑性行为与细料含量密切相关.目前对细粒含量如何影响土石混合料塑性行为及其细观机制的研究尚不充分,为此本文开展了不同细料含量土石混合料的二维离散元数值模拟,基于二阶功失稳准则与细观力学理论,探究了细料含量对石料骨架土石混合料失稳特性与非关联流动特性的影响,并揭示了细料含量影响土石混合料塑性力学行为的细观机制.研究结果表明,细颗粒可通过限制集合体塑性变形从而起到促进集合体整体稳定的作用;细颗粒控制颗粒集合体塑性变形的方向(即塑性势面法方向),随着细料含量增大,土石混合料的塑性势面法方向和屈服面法方向之间的夹角减小,非关联流动性减弱,材料分岔失稳区域变窄;尽管加入到石颗粒中的部分细颗粒与石颗粒共同承担骨架作用,但是细颗粒的加入不影响颗粒集合体的力学状态,不改变材料屈服面法方向.相关研究结果可为建立考虑细料含量的土石混合料弹塑性本构模型提供理论依据.