碾壓混凝土碾壓特性的三維離散元數(shù)值模擬.pdf

1、碾壓混凝土壩近年來實現(xiàn)了快速發(fā)展，水工設計與施工人員迫切地希望能建設出性能更好的碾壓混凝土壩，從而對碾壓混凝土材料進行了大量的研究。長期以來研究者大都以現(xiàn)場試驗、室內(nèi)試驗以及長期工程監(jiān)測為基礎來分析碾壓混凝土的物理力學性能，這些方法耗時耗力耗材。后來有人把有限元法引入對碾壓混凝土材料的分析中，但隨后就發(fā)現(xiàn)了這一方法存在多方面的局限性。同時碾壓混凝土壩的各種破壞問題也日益顯現(xiàn)。眾所周知，碾壓混凝土結(jié)構(gòu)的宏觀力學性能受其細觀結(jié)構(gòu)的控制，碾壓

2、混凝土材料性能演變的細觀機制是正確建立碾壓混凝土結(jié)構(gòu)力學特性及其宏觀規(guī)律的基礎。掌握其內(nèi)部構(gòu)造的變化規(guī)律，能夠為獲得良好的施工質(zhì)量提供理論上的指導。
　　本文避免了有限元法數(shù)值模擬的缺陷，引入離散單元法，采用顆粒流軟件(ParticleFlow Code in3 Dimensions，PFC3D)對碾壓混凝土的碾壓全過程進行數(shù)值仿真。探討碾壓荷載類型、顆粒級配及顆粒形狀等對壓實質(zhì)量的影響，對接觸力場和速度場的變化規(guī)律進行分析，從細

3、觀上研究碾壓混凝土顆粒在碾壓過程中的運動規(guī)律、密度形成機制及壓實特性。另外，對碾壓過程中砂漿體的連通性進行分析，考慮碾壓荷載、顆粒級配及顆粒形狀的影響，探討碾壓混凝土中砂漿的填充機理。并通過與實測資料對比，初步證明離散元法數(shù)值模擬的可行性。結(jié)果表明:碾壓過程中，細顆粒不斷向粗顆粒附近聚集;振動碾壓階段對碾壓混凝土的孔隙率影響最大;在總孔隙率相對較低的條件下改變級配，中等骨料的含量對碾壓混凝土的壓實孔隙率有著顯著影響;骨料中球形顆粒相較于