考虑黏土片不规则形状的黏土离散元模拟方法

摘要

离散元模拟是研究黏土复杂宏观力学特性微观机理的有力工具。当前黏土离散元模拟方法中，黏土片一般假设为矩形、椭圆形等规则的平片状，与真实的黏土片形态不符，也尚无文献报道黏土片形态对黏土力学特性的影响规律。提出了不规则凸多边形黏土片间双电层排斥作用和范德华吸引作用的计算方法，发展了相应的微观接触模型；探讨了黏土片间相对排列对相互作用的影响，据此总结了大幅提高模拟效率的途径，最终形成了基于不规则平片状颗粒的黏土离散元模拟方法。模拟表明，此方法能很好再现黏土的一维压缩特性，黏土片的平面形状、厚度对黏土一维压缩曲线和微观组构演化都有明显影响，有必要在未来的离散元模拟中考虑黏土片不规则形状的影响。