碎石集料變形機理的塊體元數值試驗分析

作者：馬正濤,李雙洋,趙永春,李根

摘要：塊碎石作為道砟材料能夠分散列車動荷載,加之其內部含有大量空隙,具有良好的對流換熱特性,作為冷卻凍土路基的材料在青藏鐵路建設中被廣泛使用。但在列車荷載的作用下,碎石集料會發生壓密、變形乃至破碎從而影響冷卻效果。因此,研究碎石層的變形過程及機理具有十分重要的現實意義。基于塊體離散元法,對塊碎石集料的三軸剪切試驗進行了數值分析,將所得應力-應變曲線與室內試驗結果進行了對比,發現兩者能較好地吻合,說明塊體離散元法能夠較好地模擬塊碎石集料的受力變形過程。結果表明:增大圍壓或塊體粒徑,塊體單元受到的作用力加強,集料的偏應力強度和抗剪強度值也隨之增大。碎石塊體在剪切作用下沿其接觸面滑動分離,形成X形剪切帶是集料變形的主要形式,此外在徑向方向出現不同程度的擴張。基于試驗和塊體元研究路基碎石層的思路和方法可為今后評估青藏鐵路碎石路基的熱力穩定性提供理論依據和參數儲備。

發文機構：甘肅省公路局 中國科學院西北生態環境資源研究院凍土工程國家重點實驗室 蘭州大學土木工程與力學學院西部災害與環境力學教育部重點實驗室

關鍵詞：塊體離散元碎石集料凍土路基應力-應變X形剪切帶discrete element method(DEM)crushed rock aggregatepermafrost embankmentstress-strainX shear band

分類號： TU471.[建筑科學—結構工程]