三向应力状态下超高水材料固结体损伤特征及力学特性研究

摘要

为研究超高水材料固结体在三向应力状态下的损伤特征及力学特性,进行不同养护时间(1、7、14、21、28 d)下超高水材料固结体的单轴压缩试验。借助PFC3D的平行黏结模型建立不同养护时间下的单轴压缩模型,得出与单轴试验强度相符合的5组PFC3D单轴压缩模拟试验强度。并统计各组平行黏结模型的细观物理力学参数,依据所得参数建立不同养护时间下超高水固结体的三轴压缩模型,施加与轴向应力相等的围压,记录不同养护时间下三轴试验过程中的应力-应变曲线及破坏时的力链分布。分析了超高水固结体在三向应力状态下的损伤特征,研究结果表明:①超高水材料固结体三向应力状态下的极限强度随养护时间的变化规律可由波尔茨曼方程表示。养护时间1~14 d时,极限强度增长最快;养护时间28 d时达到最大极限强度3.1 MPa。②超高水材料固结体三轴压缩模型力链贯通程度随养护时间的变化规律为:养护时间1~28 d,横向接触力链数目分别为4006、4561、4891、5017、5062;纵向接触力链数目为4029、4439、4716、4917、5123。表明超高水材料固结体的承载能力随养护时间的增加而增强,在养护时间0~14 d增长最快,14~28 d时承载能力趋于稳定。③以受拉力链模拟超高水材料固结体三轴压缩模型破坏过程中的裂隙发育过程,得出养护时间为1 d的超高水材料固结体破坏时的裂隙主要集中试样的上下两端。随着养护时间的增加,裂隙的发育程度增加,破坏时试样的中部开始出现裂隙,与上下两端的裂隙逐步贯通。