在基于离散元理论以及已有的室内实验成果的基础上,提出一种确定非饱和土体宏观参数与细观参数对应关系的方法,即以结构屈服应力为中间变量构建颗粒间黏结强度与含水率之间的对应关系,并通过编制柔性边界程序,加入到PFC3 D (Particle Flow Code in three dimensions)程序中,建立了 非饱和土三维离散元模型.进行了不同含水率的非饱和土三轴固结排水剪切试验数值模拟研究,探讨了非饱和土强度、变形、破坏等宏观力学特性的内在细观演化机理和利用离散元法研究非饱和材料的可行性.结果表明:随着含水率的增大,试样内部的颗粒间的接触力越小,受力的土颗粒数目也会减低,而黏结破坏点也会越早出现,并且剪切过程中黏结破坏数量变化可分为3个阶段:缓慢增长阶段、快速发展阶段和残余阶段,从细观角度揭示了 土体宏观强度参数随含水率变化的原因;所建立的离散元模型及分析程序在与非饱和土的室内试验结果的对比中,在偏应力—轴应变关系,强度特性等方面表现出了较好的适用性.
非饱和土 三维离散元数值模拟 宏细观参数 强度特性 含水率 颗粒间黏结强度 三轴剪切