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(lái)實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，水工設(shè)計(jì)與施工人員迫切地希望能建設(shè)出性能更好的碾壓混凝土壩，從而對(duì)碾壓混凝土材料進(jìn)行了大量的研究。長(zhǎng)期以來(lái)研究者大都以現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、室內(nèi)試驗(yàn)以及長(zhǎng)期工程監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)來(lái)分析碾壓混凝土的物理力學(xué)性能，這些方法耗時(shí)耗力耗材。后來(lái)有人把有限元法引入對(duì)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(shí)碾壓混凝土壩的各種破壞問(wèn)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(xué)性能受其細(xì)觀結(jié)構(gòu)的控制，碾壓

2、混凝土材料性能演變的細(xì)觀機(jī)制是正確建立碾壓混凝土結(jié)構(gòu)力學(xué)特性及其宏觀規(guī)律的基礎(chǔ)。掌握其內(nèi)部構(gòu)造的變化規(guī)律，能夠?yàn)楂@得良好的施工質(zhì)量提供理論上的指導(dǎo)。
　　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(duì)碾壓混凝土的碾壓全過(guò)程進(jìn)行數(shù)值仿真。探討碾壓荷載類(lèi)型、顆粒級(jí)配及顆粒形狀等對(duì)壓實(shí)質(zhì)量的影響，對(duì)接觸力場(chǎng)和速度場(chǎng)的變化規(guī)律進(jìn)行分析，從細(xì)

3、觀上研究碾壓混凝土顆粒在碾壓過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律、密度形成機(jī)制及壓實(shí)特性。另外，對(duì)碾壓過(guò)程中砂漿體的連通性進(jìn)行分析，考慮碾壓荷載、顆粒級(jí)配及顆粒形狀的影響，探討碾壓混凝土中砂漿的填充機(jī)理。并通過(guò)與實(shí)測(cè)資料對(duì)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(guò)程中，細(xì)顆粒不斷向粗顆粒附近聚集;振動(dòng)碾壓階段對(duì)碾壓混凝土的孔隙率影響最大;在總孔隙率相對(duì)較低的條件下改變級(jí)配，中等骨料的含量對(duì)碾壓混凝土的壓實(shí)孔隙率有著顯著影響;骨料中球形顆粒相較于