基于PFC的水工结构混凝土材料力学特性影响因素分析研究

石超磊，朱小磊，陆 昊

1 概 述

水利工程的建设离不开混凝土，作为通用性建筑材料，混凝土材料的力学特性受配合比、颗粒参数及工程环境等影响，研究混凝土材料力学特征影响因素对推动水利工程认识此类材料具有重要意义[1-3]。利用精密的室内试验仪器，设计单轴、三轴或动荷载等力学破坏试验，获得混凝土材料破坏过程中力学特征变化，对认识混凝土材料具有重要参考价值，目前很多水利工程师即是采用此种手段[4-6]。不可忽视，室内试验成本较高，获得的试验结果偏差性较大，因而一部分专家学者开始利用现场监测仪器，包括微震、声发射等仪器，探知输水隧洞围岩等工程中混凝土材料力学状态，为预判混凝土破坏等提供参考[7-9]。混凝土作为一种颗粒组成型材料，颗粒流分析软件应运而生，借助PFC等颗粒流软件建立分析模型，并根据不同荷载工况设计混凝土荷载环境，研究混凝土模型的各项力学特征参数变化，从而为水利工程中较好应用混凝土材料提供重要参考[10-12]。本文根据混凝土组成颗粒不同物理参数设定方案，在相同荷载模拟环境下，研究颗粒物理参数对混凝土材料力学特性影响，为混凝土材料力学特性认识提供参考。

2 PFC试验概况

2.1 试验背景

某水利枢纽工程中是区域内重要水利设施，该枢纽工程包括拦水大坝、地下发电厂房、溢洪道、泄洪闸、输水隧洞以及进水塔等水工建筑。拦水大坝设计总长为65 m，坝顶宽度为5.8 m，为混凝土重力式大坝。……