基于離散單元法的碎石道砟力學(xué)特性研究.pdf

1、本文通過正交試驗(yàn)法對模型的細(xì)觀參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定試驗(yàn)，應(yīng)用顆粒流軟件PFC2D，Hertz-Mindlin接觸模型，模擬碎石道砟的靜雙軸和動雙軸試驗(yàn)，研究圍壓、顆粒級配、形狀對碎石道砟力學(xué)特性的影響，得到靜力特性的結(jié)論有:
　　道砟在不同圍壓下的應(yīng)力應(yīng)變曲線屬于應(yīng)變硬化型。軸向應(yīng)變相同時，圍壓越大，偏應(yīng)力也越大，初始模量越大，峰值強(qiáng)度越大，破壞應(yīng)變越大，剪縮越明顯。模型中對道砟靜力加載所得的抗剪強(qiáng)度包線為曲線，隨著垂直應(yīng)力的增大，內(nèi)摩擦

2、角減小。同一級配道砟的應(yīng)力應(yīng)變曲線屬于應(yīng)變硬化型。級配對道砟應(yīng)力應(yīng)變的影響規(guī)律不是很明顯。顆粒越均勻，剪縮越明顯。工程性質(zhì)越好的道砟，其破壞應(yīng)變越小，脆性指數(shù)越大。但是，工程性質(zhì)良好的道砟不一定有較高的抗剪強(qiáng)度。不同形狀道砟的應(yīng)力應(yīng)變曲線屬于應(yīng)變硬化型。顆粒形狀系數(shù)越大，剪脹越明顯，顆粒峰值強(qiáng)度越大，脆性指數(shù)越大，初始模量越大。
　　得到動力特性結(jié)論有:
　　道砟在不同圍壓下的骨干曲線表現(xiàn)為應(yīng)變硬化型。同一圍壓下，動應(yīng)力幅值

3、越大，動應(yīng)變越大，道砟在動力加載情況下消耗的能量越來越大;隨著動應(yīng)變的增大，動彈性模量減小。動應(yīng)變相同時，圍壓越大，動應(yīng)力越大，動彈性模量越大。道砟集料抵抗塑性變形能力強(qiáng)，抗震性能及耗能能力也很好。回彈模量與圍壓及第一應(yīng)力不變量均呈現(xiàn)很好的正相關(guān)關(guān)系，且呈非線性增長，圍壓越大，越能發(fā)揮道砟的承載能力和抗變形能力。
　　同一級配道砟的動應(yīng)力應(yīng)變曲線呈應(yīng)變硬化型，其動彈性模量隨動應(yīng)變的增大而迅速減小，最后趨于平緩，動應(yīng)變很小時，工程性

4、質(zhì)越良好的道砟，其動彈性模量越低，動應(yīng)變很大（大于0.8％）時，級配對動彈性模量幾乎沒有影響。綜合分析可知，新建鐵路用一級碎石道砟工程性質(zhì)比特級碎石道砟工程性質(zhì)良好，其密實(shí)度更高，動彈性模量更大。循環(huán)應(yīng)力比較小時，道砟滯回曲線更多反映顆粒滑移，隨循環(huán)應(yīng)力比的增大，其塑性變形能力、抗震性能和耗能能力增強(qiáng)。道砟級配越優(yōu)，道砟集料越密實(shí)，得到的回彈模量越大，抵抗永久變形能力越強(qiáng)。同一級配道砟，回彈模量與第一應(yīng)力不變量有很好的正相關(guān)關(guān)系，呈非線