不同温度条件下冻结道砟力学特性研究

徐凌晨

(大连交通大学土木工程学院，辽宁 大连 116028)

世界寒区分布面积约占总面积1/4。在我国、俄罗斯、美国以及芬兰等国均有冻土分布，在我国寒区主要分布西北、东北地区，约占我国总面积的43.5%。为研究寒区岩土的力学性质，很多学者进行了大量的室内试验，尹楠利用三轴试验分析了不同围压下冻结黄土的宏细观力学特性[1]。张雅琴采用南京地铁粉质黏土在不同围压、固结方式、应力路径条件下的三轴试验，分析不同因素对三轴强度影响[2]。杜海民研究了应变率以及含水率对冻结砂土无侧限抗压破坏应变特性和线弹模量特性[3]。黄星等为研究不同土质在不同温度下的破坏机理、破坏形态进行了单轴抗压试验以及劈裂试验，结果表明不同土质裂缝扩展的深度和宽度不同，冻土的抗压强度与抗拉强度均与负温存在很好的线性相关性。但较少有从细观层面分析温度变化对岩土力学性能的影响[4]。

鉴于此，基于冻结道砟单轴试验[5]，对不同温度下的冻结道砟进行离散元数值分析并研究细观黏结强度参数与温度之间的关系，得出道砟黏结强度与温度成反比，随着温度越低，胶结强度越高，为进一步提高离散元数值模拟效率具有一定的价值，增加了离散元法的准确性。

1 冻结道砟数值模型

以道砟的无侧限抗压试验为基础，构建六种不同形状外轮廓且具有一定棱角的块体代表道砟颗粒。道砟颗粒平均由37个小球颗粒组成，由图1可见生成的clump簇颗粒能够较为逼真的反映道砟的形状，在细观上体现道砟的联锁效应，较为准确的分析道砟的力学特性和演化规律。……