基于PFC3D 的黄土三轴试验细观参数敏感性分析*

许江波 曹宝花 余洋林 骆永震

(长安大学公路学院， 西安 710064， 中国)

0 引 言

黄土作为一种第四纪的松散堆积物，广泛分布于中国西北、华北地区，其抗剪强度是表征黄土工程地质条件最重要的特征之一，目前数值模拟试验是研究黄土特性的重要手段。由于PFC3D软件模拟三轴试验效果较好，并可从微观角度分析黄土试样试验过程中的应力变化特征，理论上试样的抗剪强度与土颗粒摩擦系数、孔隙率等密切相关，因此研究黄土三轴离散元细观参数对黄土宏观力学性能的敏感性影响是三维颗粒流PFC3D能否真实有效反映黄土实际特性的关键。

黄土三轴数值模拟细观参数的确定是一个复杂的过程，为获得与室内试验结果吻合度很高的细观参数值，需进行大量的试运算，所以对三轴试样进行细观参数敏感性分析是有效选择离散元细观参数值的前提。目前，部分学者基于颗粒流软件对不同类型土体细观参数进行了相关研究。砂土是一种无黏性土，为研究颗粒形态、颗粒粒径大小、摩擦系数、孔隙率等细观参数对其压缩性能的影响，一些学者开展了砂土试样颗粒流数值试验，发现颗粒粒径大小、孔隙率均能明显影响砂土的压缩特性(罗勇等， 2008； 乐天呈等， 2018； 郑博宁等， 2019)。很多研究人员通过对黏性土进行常规三轴试验模拟，探讨了离散元法在黏性土等领域的应用现状，揭示了颗粒流细观参数的变化对黏性土应力-应变曲线的影响，发现细观参数孔隙率、黏结强度、摩擦系数等细观参数能较大程度影响黏性土的宏观力学性质，并建立了颗粒流细观力学参数与宏观力学指标的关系(邢炜杰等， 2017；……