[发明专利]一种级配碎石抗压强度数值试验方法

权利要求书

1.一种级配碎石抗压强度数值试验方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

（1）物理模型的构建

①基本参数的测试：

测定集料密度，确定集料级配及级配碎石最大干密度；

②试模的模拟：

利用PFC^2D内置命令“wall”生成两片长度为H的竖直墙体和一片长度为D的水平墙体组成开口向上的半封闭矩形以模拟试模；

③级配碎石的生成：

根据集料密度、压实度、试件尺寸、集料级配和最大干密度计算第i种规格集料的二维映射面积S_i，见式（I），利用PFC^2D内置命令“ball”在模拟试模中生成颗粒，并使之符合第i种规格集料的规格要求，当生成颗粒的总面积达到S_i时，停止颗粒生成；

Si=dhKPiρiρmax---(I)]]>式中：ρ_max：最大干密度，g/cm³；

d：试件直径，cm；

h：试件高度，cm；

K：压实度，%；

P_i：第i种规格集料的分计筛余百分率，%，i为大于0的自然数；

ρ_i：第i种规格集料的密度，g/cm³，i为大于0的自然数；

按上述方法依次生成各规格集料颗粒；

④虚拟试件的生成：

利用PFC^2D内置命令“wall”生成长度为D的墙体以模拟压板。模拟压板以速度V竖直向下推动模拟试模内的集料颗粒，直至运算步数达到n为止，利用PFC^2D内置命令“delete”删除两片长度为H的竖直墙体，n按式（II）计算；

n=LVdt=H-hVdt---(II)]]>式中：n：运算步数，step；

L：模拟压板移动距离，cm；

V：模拟压板移动速度，cm/s；

d_t：时间步长，s/step；

H：试模高度，cm；

h：试件高度，cm

（2）微力学参数的输入

利用PFC^2D内置命令“prop”赋予级配碎石物理模型以微力学参数，包括泊松比ν、剪切模量G和摩擦系数μ，微力学参数可通过级配碎石抗压强度室内试验结果反算获取；

（3）抗压强度试验加载过程的模拟与结果整理

①抗压强度试验加载过程的模拟：

以恒定速度竖直向下推动模拟压板，并记录每个计算时步内模拟压板的压缩位移和接触力，整理得到接触力～压缩位移的关系曲线，并从该曲线中读取接触力峰值，按式（III）计算级配碎石的抗压强度值；计算模拟试件所受到的压缩应力，并整理得到接触力～压缩位移的关系曲线；

σ=fD×10-3---(III)]]>式中：σ：虚拟试件的抗压强度，MPa；

f：模拟压板的接触力峰值，KN；

D：模拟压板的长度，m；

②结果整理：

从接触力～压缩位移曲线中读取接触力峰值，其即为级配碎石抗压强度值。