堰塞坝坝体材料力学特性的离散元方法(DEM)研究

堰塞坝坝体材料的力学特性对其稳定性具有重要的影响。本文基于离散元方法（DEM），开展不同密实度及颗粒级配（细粒材料和粗粒材料）下坝体材料的直剪试验。从材料应力-应变曲线（宏观）及内部应力（微观）等信息方面，揭示坝体材料的力学特性。结果表明，宏观角度方面，随着坝体材料密实度的增大，峰值强度均有增强，粗颗粒材料尤为明显；对于不同颗粒级配的材料，细粒材料的应力-应变曲线呈现出明显的应变硬化和剪缩特性，而粗粒材料表现为应变软化和剪胀特性。微观角度方面，材料内部主应力的方向随着剪切位移的增加而逐渐发生偏移，且内部力链逐渐集中，进而内部剪切带逐渐发展。材料的颗粒级配决定了内部接触力的分布以及传递模式，粗粒材料中应力的分布主要沿骨架颗粒分布，细粒材料中为均匀分布；材料的密实度则影响材料内部颗粒间的接触形态，密实度越大越有利于颗粒间咬合力的传递，从而对内部应力及力链的大小均有不同程度增强