刘方成, 吴孟桃

(湖南工业大学 土木工程学院,湖南 株洲 412007)



橡胶砂直剪试验的颗粒离散元细观力学模拟

刘方成, 吴孟桃

(湖南工业大学 土木工程学院,湖南 株洲 412007)

文章基于颗粒流理论和PFC2D程序,对橡胶砂颗粒混合物的直剪试验进行了数值模拟,并与室内直剪试验的结果相比较,分析了不同竖向应力下混合物颗粒变形的细观机制,探讨了颗粒接触刚度、摩擦系数、孔隙率、剪切速率等细观参数变化对宏观力学特性的影响;从能量变化、力链变化、颗粒分布、速度场、位移场等细观角度分析数值试验结果,揭示了直剪试验中橡胶砂的细观力学性质和颗粒变形规律。研究结果表明:数值模拟能够较好地反映橡胶砂直剪试验的变形规律,得到的剪应力-剪切位移曲线和竖向位移-剪切位移曲线接近试验曲线;颗粒接触刚度、摩擦系数、孔隙率的改变对橡胶砂数值试验的结果均有不同程度的影响,满足加载条件的剪切速率对试验结果影响不大。

橡胶砂;离散元法;细观力学;直剪试验;数值模拟

将废旧橡胶轮胎颗粒和砂混合,形成具有轻质、强渗透性、高弹性等良好工程特性的复合材料,是实现变废为宝的重要举措。橡胶砂颗粒混合物作为一种廉价的减隔震材料,被广泛应用于公路路基、边坡、挡土墙、垃圾填埋场、地下排水系统等回填中[1]。由于橡胶砂是一种不连续的非均匀介质且具有复杂的力学机制,工程中大多研究其抗剪强度特性。……