基于颗粒流的膨胀土膨胀力时程细观机制研究

摘要

为了深入分析膨胀土在增湿条件下膨胀力时程关系,开展了不同初始含水率和干密度下的无荷膨胀率试验与膨胀力试验,建立了考虑体积应力的膨胀土颗粒膨胀模型;采用颗粒流程序(particle flow code,PFC)数值计算方法,探讨了膨胀力在不同干密度、初始含水率下膨胀力随时间的变化规律,从细观层次上分析了增湿过程中土体接触力链的分布特征,并进行了颗粒膨胀函数中参数对时程曲线的敏感度分析。试验结果表明:增湿过程中膨胀力随时间的增长可以分为快速增长、匀速增长和相对稳定3个阶段。膨胀速率和极限膨胀力均随土体干密度增大而增大,随土体初始含水率的增大而减小。在增湿条件下,膨胀力在0~2 h内基本能达到极限膨胀力的80%。数值计算结果与室内试验结果一致,验证了颗粒膨胀模型的正确性。