[发明专利]强夯碎石土PFC颗粒滚动阻力摩擦系数标定方法

说明书

本发明提供了一种强夯碎石土PFC颗粒滚动阻力摩擦系数标定方法，所述方法包括：获取强夯后碎石土地基土体重度、孔隙率、粘聚力及内摩擦角，计算直立边坡的临界高度h_cr；利用筛分法获取地基土样的颗粒级配，基于获取的颗粒级配、重度及孔隙率，利用PFC2D颗粒流软件创建强夯碎石土填方地基模型；在保持其他细观参数不变的情况下，通过调整所述滚动阻力摩擦系数的大小，得到不同的地基模型；以所述直立边坡临界高度h_cr为开挖高度，依据所得的不同地基模型进行直立开挖，开挖坑壁保持稳定而不坍塌时所使用的地基模型对应的滚动阻力摩擦系数即为所确定的与实际碎石土地基相适应的细观参数。本发明为PFC模拟强夯碎石土地基提供了快速便捷的参数标定方法。

技术领域

本发明属于PFC数值模拟分析领域，具体涉及一种强夯碎石土PFC颗粒滚动阻力摩擦系数标定方法。

背景技术

PFC(颗粒流程序Particle Follow Code)作为离散元数值模拟分析软件，能很好地从细观上反映出碎石土的不连续性，对动力作用下的颗粒流动和大变形问题可以进行很好的模拟。

由于使用PFC软件建模时，不能直接指定材料的宏观物理性质，必须在物理试验结果的基础上对参数进行标定，以获取相应的细观参数，使所建模型得到与实际材料宏观性质一致的力学响应。对于碎石土，常规标定方法一般采用现场试验得到其粘聚力和内摩擦角，再通过PFC建立双轴或三轴数值试验模型，进行不同围压条件下的压缩试验，得出偏应力—轴向应变曲线。根据莫尔—库伦强度理论，将计算出的粘聚力和内摩擦角与实际宏观参数相比较，从而得出粘聚力和内摩擦角与现场试验一致时的细观参数。

上述方法具有一定的盲目性，且步骤繁琐，可操作性不强。因此，需要提供一种更加便捷可靠的PFC颗粒滚动阻力摩擦系数标定方法。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本发明旨在提供一种强夯碎石土PFC颗粒滚动阻力摩擦系数标定方法，使碎石土的PFC细观参数标定更加便捷可靠。

为了实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

本发明实施例提供一种强夯碎石土PFC颗粒滚动阻力摩擦系数标定方法，所述方法包括：

步骤S1，获取强夯后碎石土地基土体重度γ、孔隙率n、粘聚力c及内摩擦角并利用所获取的所述土体重度γ、孔隙率n、粘聚力c及内摩擦角/根据卡尔曼法计算直立边坡的临界高度h_cr：

步骤S2，利用筛分法获取地基土样的颗粒级配，并基于获取的所述地基土样的颗粒级配、重度及孔隙率，利用PFC2D颗粒流软件创建地基模型，其中，通过调整滚动阻力摩擦系数的大小，获得不同的地基模型；

步骤S3，以所述直立边坡临界高度h_cr为开挖高度，依据所得的不同地基模型进行直立开挖，开挖坑壁保持稳定而不坍塌时所使用的地基模型对应的滚动阻力摩擦系数即为所确定的与实际碎石土地基相适应的细观参数。

可选的，创建所述地基模型过程中所使用的颗粒间接触模型选取抗滚动线性接触模型，颗粒与墙体间接触模型选取线性接触模型，所述抗滚动线性接触模型的细观参数包括：接触法向刚度、接触切向刚度、摩擦系数、滚动阻力摩擦系数；所述线性接触模型的细观参数包括：接触法向刚度、接触切向刚度、摩擦系数，其值与所述抗滚动线性接触模型的细观参数一致。

可选的，所述摩擦系数取值范围为1.0～1.2。

可选的，所述步骤S1还包括：获取强夯后碎石土的弹性模量E，

所述法向刚度k_n和切向刚度k_s通过如下公式计算获得：