颗粒形状及粒间摩擦角对堆石体宏观力学行为的影响

基于三维变形体离散单元法对堆石体进行细观研究，采用随机模拟技术生成堆石体三维数值试样，模拟其常规三轴剪切试验，研究堆石体颗粒形状及粒间摩擦系数对宏观力学性能的影响，揭示其细观组构和细观力学参数与堆石体宏观特性的关联性，建立细观力学参数与宏观力学参数的相关关系。数值模拟结果表明：颗粒形状对堆石体宏观特性影响明显，颗粒的长短径比越大，数值试样的峰值强度和残余强度均明显增大，峰值强度对应的轴向应变也逐渐增大，而数值试样的初始模量有所减小；在细观层面上，颗粒的长短径比越大，颗粒的接触法向向加载方向倾斜越明显，接触法向的各向异性程度越大；粒间摩擦角对堆石体宏观特性的影响显著，随着粒间摩擦角的增大，峰值强度明显增大和初始模量均明显增大，数值试样在剪切时的体积收缩量也有所增大，反映了堆石颗粒间的相互作用对颗粒体骨架的宏观力学行为的影响。