级配碎石力学性能的颗粒流数值模拟方法

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1、万方数据第39卷第5期2011年5月同济大学学报(自然科学版)JOUP矾ALOFTONGJIONIVERSITY(NATURAI．SCIENCE)VoI．39No．5May．2011文章编号；0253．374X(2011)05．0699．06DOI．10．3969／j．issn．0253-374x．2011．05．013级配碎石力学性能的颗粒流数值模拟方法蒋应军，任皎龙，徐寅善，李顿(长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室．陕西西安710064)摘要：为了从本质上揭示级配碎石组成结构与力学性能的内在关系。基于2维颗粒流软件提出了级配碎石力学性能的颗粒流数值模拟方法，

2、并通过该方法以安康瀛湖石灰岩碎石为例研究了级配碎石的力学性能．结果表明：不同级配碎石的CBR(californiabearingraio)、剪切强度和抗压强度的实测值分别为495％～692％，592～802kPa，1．29～1．54MPa；相应的模拟值分别为525％～736％，636～839kPa，1．34～1．54MPal平均误差分别为4．50％，5．07％，5．15％．模拟结果与实测结果基本吻合，证明颗粒流数值模拟方法应用于级配碎石力学性能研究中的可行性．关键词：道路工程；级配碎石；颗粒流；力学性能；数值模拟中图分类号：U414文献标识码：ASimulationM

3、ethodofMechanicalPropertiesofGradedBrokenStoneBasedonParticleFlowCodeJL叫VG％l咖，R剧。№咖，XUYinshan，U肼(KeyLaboratoryforSpeciaiAreaHighwayEngineeringoftheMinistryofEducation。Chang’anUniversity．Xi’an710054．China)Abstract：Inordertorevealtheintrimicrelationbetweencompositionandmechanicalpropertie

4、sofgradedbrokenstone。thesimulationmethodformechanicalpropertiesofgradedbrokenstoneisputforwardOilthebasisofparticleflowcode(P咿)．AcasestudyofYinghuLimestoneaggregateshowsthatthemeasuredvaluesofCaliforniabearingrario(CBR)，shearstrengthandcompressivestrengthofgradedbrokenstoneunderdifferen

5、tgraduationsare495％～692％，592～802kPa，1．29～1．54MPa，respectively．Thecorrespondingsimulationvaluesare525％～736％．636～839kPaand1．34～1．54MPa。、Ilrithrespectiveaverageerrorsof4．50％。5．07％and5．15％，andthesimulationresultsarebasicallyconsistentwiththemeasuredresults．Finally．particleflownumericalsimul

6、ationmethodprovestobefeasibleinthestudyofmechanicalpropertiesofgradedbrokenstone．Keywords：roadengineering；gradedbrokenstone；particleflowcode；mechanicalproperties；numericalsimulation级配碎石是一种由粗、细碎石集料和石屑按一定比例组成的具有空间网络的多相体系，属颗粒性材料．目前，国内外级配碎石的研究主要以连续介质的弹塑性模型为理论基础，以室内试验或试验路的大量数据累积为研究手段，探讨其级配、力

7、学性能等方面的关系与规律，并进行材料优化设计和路面设计指标研究，取得了一定的成果．然而，连续介质的弹塑性模型难以准确描述级配碎石组成结构的颗粒性与力学的非线性，也无法在颗粒尺度范围内讨论某些重要力学特性；以室内试验为主要手段的级配碎石物理力学特性研究存在试验工作量大、周期长、数据离散性高等问题．这都在一定程度上影响了级配碎石的研究与应用[1q]．颗粒流离散单元法是近年来迅速发展起来的针对颗粒性材料力学理论及其数值模拟技术，已成功地应用于堆石体、岩土工程、沥青混合料等领域E4-9]．将其应用于具有颗粒结构特性的级配碎石中，一方面可以从细观力学特征出发扩