李刘红 杨艳 李宗利

摘要：针对其他数值方法模拟水力劈裂的局限性，基于PFC颗粒离散元法建立了细观尺度混凝土水力劈裂流固耦合模型。模拟中提取随机圆形骨料信息生成不规则多边形骨料三相细观模型，通过平行粘结体现界面相力学，流体域之间管流体现混凝土各相渗流特性，并且各相取各自的平行粘结力学及渗透参数。通过创建存储渗流管道信息的链表，确保了渗流管道孔径与颗粒间作用力的耦合关系。将改进的流固耦合模型结果与试验结果进行对比，验证了所建模型的合理性。开展不同轴压作用下的混凝土水力劈裂数值试验，得到的临界水压随轴压的增加而线性增大，且模型表现为法向张拉破坏。该细观模型为进一步研究复杂受力状态下混凝土水力劈裂的细观破坏机理提供了新途径。

关 键 词：

水力劈裂; 颗粒离散元; 混凝土; 流固耦合模型; 细观尺度

中图法分类号： TV331

文献标志码： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2021.05.030

近20 a来，我国陆续兴建了一批200～300 m级超高混凝土坝，与100 m级的高坝相比，这些坝的水力劈裂问题会更加突出[1]。由于混凝土水力劈裂问题相对复杂，现有的研究理论与模型还有待进一步完善，才能更有效地指导工程实践。

研究混凝土水力劈裂现象的方法和途径有很多，其中数值计算方法不需要设计和安装复杂精密的水密封装置，同时还能避免对混凝土材料及水力劈裂过程的过度简化，因而成为研究该问题的常用方法，如扩展有限元、无单元法、数值流行法等。……