基于离散元的冻融循环作用下根土复合体抗剪特性研究
石振明1
朱鑫1
刘毛毛1
何光尧2
夏成志1
1.同济大学土木工程学院,上海 2000922.四川省公路规划勘察设计研究院有限公司,四川 成都 610041
摘要：为探究冻融循环下草本植物根系土抗剪性能及细观损伤机制,以狼尾草根土复合体为对象,构建了典型的三维根系模型,通过离散元方法模拟水-冰颗粒相变膨胀效应来表征冻融损伤过程,并基于室内试验数据标定了根土复合体三维直接剪切数值模型,系统探究了冻融循环次数、剪切速率以及法向荷载对根土复合体剪切强度、损伤机制和根土复合体抗剪协同作用机制的影响.研究发现:(1)根系的加入可以显著提升土体的抗剪强度,而竖直根系的锚固作用在其中起到了主要作用,须根可进一步增强三维加筋效应;(2)剪切峰值强度和加载速率与法向荷载呈正相关,但二者对冻融损伤造成土体抗剪强度衰减的内在规律影响较小;(3)冻融损伤主要体现在冻融进程中相变产生体积变化破坏试样颗粒粘结,降低剪切过程中根土间作用力,进而削弱其抗剪性能.研究结果揭示了植物根系固土与冻融循环的相互作用机制,为寒区边坡工程的生态加固设计提供了参考依据,特别在极端冻融循环工况下具有重要工程指导价值.
关键词：离散元根土复合体冻融循环直接剪切工程地质学
分类号：P642(水文地质学与工程地质学)
资助基金：国家重点研发计划(No.2023YFC3008300)国家自然科学基金(No.424B2055)
论文发表日期：2025-10-30
在线出版日期：2025-11-11（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：15( 3761-3775 )
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