随机散粒岩土材料自然堆积2D数值仿真分析

王海礼 石 崇 王盛年 张玉龙 陈凯华

（1.河海大学 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，南京 210098；2.河海大学 岩土工程科学研究所，南京 210098）

散粒岩土材料是指由微尺度的固体粒子或粒子团构成的一种介于固相和液相之间的特殊物质组成系统，具有不连续、非均匀、各向异性、流动性等特点.其堆积稳定性问题广泛涉及堤坝、边坡、道路等工程，因而亦是岩土力学研究的基本问题之一［1－2］.

散粒材料在自重作用下降落堆积，因散粒几何特征（如形态、尺寸等）、散粒材料间的摩擦力、散粒材料与堆积垫层间的摩擦力、堆积方式等影响，将形成不同的堆积形态，表现出丰富的散粒体随机结构，所反映散粒自然堆积的休止角亦各不相同，故可从自然堆积休止角在不同因素影响下的变化规律出发研究散粒岩土材料的堆积特性.目前，针对散粒材料堆积方面的研究主要包括室内试验和理论研究两个方面.室内试验主要通过不同人造散粒材料的堆积研究自然休止角的变化规律［3］；理论研究则主要采用离散元法对比分析不同堆积形成方式［4］、孔隙率［5］、干湿［6］情况以及摩擦［7－9］性质下的散粒堆积休止角的变化规律.然而这些研究从材料种类出发或用圆形颗粒代表散粒进行分析，忽视了散粒堆积体内部结构的复杂性，且对于不同形状、级配等符合实际的非均匀散粒堆积分析亦缺乏系统研究.

本文从自然堆积过程的随机性出发，以由任意数量复杂……