Page 32 - 2024年第55卷第9期

（５）碾压施工模拟。构建碾轮模型，根据 ３．１节方法对碾轮尺寸和加载参数进行缩放（见表 ３），将
碾轮模型与 ＲＣＣ模型合并，分别设置碾轮和 ＲＣＣ模型的碾压参数和细观参数后进行碾压施工模拟。
３．３ 含层面 ＲＣＣ的 抗剪 试验 建 模 层 面 的 存 在 会 显 著 降 低 试 件 的 抗 剪 强 度，对 抗 压 强 度 影 响 较
小 ［２０］ 。因此，对 ＲＣＣ含层面芯样的抗剪试验进行模拟，分析上下层 ＲＣＣ骨料嵌入状态对抗剪强度的
影响规律，可以揭示层间结合机理。
３．３．１ 层间骨料嵌入值定义 ＲＣＣ层间抗剪强度主要由两部分决定，一部分是新浇筑混凝土骨料与下
层泛浆层面的咬合作用；另一部分是嵌入骨料和胶凝材料、胶凝材料和胶凝材料之间的黏结作用 ［２１］ 。
在本模型中，咬合作用通过嵌入程度来反映，而黏结作用则通过胶结键的强度反映。
为定量描述嵌入程度，定义了层间骨料嵌入值，即上层层面粗骨料最下端与层面线之间的距离平
均值。层面线由下层层面砂浆最上端坐标值的平均值表示。层间骨料嵌入值表达式如下：
Ｎ
珋 ＝ （ｚ－ ｚ′ ）?Ｎ （３）
ｑ ∑
ｚ
ｐｍｉｎ
ｃ
ｉ ＝１
ｚ为层间骨料嵌入值；ｚ为层面线纵坐标；ｚ′ 为上层层面骨料最下端纵坐标；Ｎ为上层层面骨
式中：珋 ｃ ｐｍｉｎ
ｑ
料个数。
３．３．２ 含层面 ＲＣＣ的抗剪试验模拟步骤 以试验钻芯所得芯样（ Φ １５０ｍｍ × １５０ｍｍ）为参照，构建指
定层间嵌入值的双层 ＲＣＣ芯样模型，进行抗剪试验模拟。具体步骤如下：
（ １）芯样模型的初始化。首先进行下层颗粒的投放和自重沉降，沉降完成后对下层颗粒进行压缩，
使其与碾压模型碾压完成后的孔隙率一致，然后以相同的方法进行上层颗粒的投放、沉降和碾压。在
进行上层 ＲＣＣ的生成时，固定下层 ＲＣＣ颗粒，以便获取指定的骨料嵌入值。
（２）获取指定骨料嵌入值的模型。对上层 ＲＣＣ施加振动荷载，并实时计算层间骨料嵌入值。当嵌
入值到达指定值时，停止加载并施加黏结模型，完成指定骨料嵌入值的含层面 ＲＣＣ芯样模型的建立。
（ ３）抗剪试验模拟。在上下端施加 ５３０００Ｎ（３ＭＰａ）的荷载后，以各向 ０．１ｍ?ｓ的速率对芯样模型
进行剪切，如图 ６所示。同时监测其力－ 位移曲线并输出。

图 ６ ＲＣＣ含层面芯样抗剪试验模拟

３．４ 离散元 ＲＣＣ模型的验证
３．４．１ ＲＣＣ双层碾压施工模型的验证 参考相关研究 ［２２ － ２５］ ，采用线性接触模型模拟粗骨料间的接触，
采用线性平行黏结模型模拟砂浆间、砂浆 － 粗骨料间的黏性。以碾压试验的累计沉降曲线（图 ２）作为
标定目标，反复调整细观参数，直至满足标定要求（各遍沉降量的平均相对误差绝对值、终遍沉降量
相对误差绝对值均小于 ５％）。
细观接触参数标定结果见表 ４，双层碾压施工模型与实际碾压试验的累计沉降曲线对比见图 ７。
由图可见，模型的累计沉降量与实际累计沉降量吻合良好。二者每遍碾压后的平均相对误差为 ３．１８％，
终遍碾压下的相对误差为 ２．７８％，满足标定要求。
模拟孔隙率随碾压过程的变化如图 ８所示。由图可见，碾压完成后的孔隙率为 ３７．７８％，对应实际
压实度为 ９９．３５％，与实际碾压完成后测得芯样压实度 ９９．１０％的结果基本一致，说明所建模型与实际
碾压试验吻合。

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