[发明专利]一种获取路基土地基系数的数值模拟方法

权利要求书

1.一种获取路基土地基系数的数值模拟方法，其特征在于：本方法包括以下步骤：(1)路基土与压板模型构建；

(2)压板加载过程模拟；

(3)路基土地基系数K30计算。

2.根据权利要求1所述的一种获取路基土地基系数的数值模拟方法，其特征在于：所述步骤(1)中所述的路基土与压板模型构建，分为以下三步：①路基土离散元模型边界墙构建；②路基土离散元模型构建；③压板模型构建。

3.根据权利要求1所述的一种获取路基土地基系数的数值模拟方法，其特征在于：步骤(2)中所述的压板加载过程模拟，分为以下三步：①填细砂过程模拟；②预加荷载过程模拟；③正式加载过程模拟。

4.根据权利要求2所述的一种获取路基土地基系数的数值模拟方法，其特征在于：步骤(1)中①路基土离散元模型边界墙wall构建操作具体如下：边界墙一部分利用PFC3D软件自带的墙体建模功能构建，另一部分在SolidWorks软件中建模后导入PFC3D软件；

墙体在在SolidWorks软件中构建并由侧面墙体(1)、外环底面墙体(2)、第一内环底面墙体(3)、第二内环底面墙体(4)组成部分中，其中侧面墙体(1)呈圆筒状、外环底面墙体(2)呈圆环状、第一内环底面墙体(3)呈圆台面状；第二内环底面墙体(4)呈圆形；。

以墙体wall性质导入PFC3D软件中后，侧面墙体(1)、外环底面墙体(2)、第二内环底面墙体(4)三部分的中轴线共线，侧面墙体(1)和外环底面墙体(2)为连接不可分的整体，侧面墙体(1)的直径为1.5m,第二内环底面墙体(4)可在竖直方向上移动，直径与压板一致，均为0.3m，且与外环底面墙体(2)位置平行；

外环底面墙体(2)中间的圆孔直径为第二底面墙体直径的3倍。外环底面墙体(2)的圆孔边缘与第二内环底面墙体(4)的边缘之间以第一内环底面墙体(3)相连接；

其中第一内环底面墙体(3)是在PFC3D中直接建立的wall，在压板加载模拟过程中，随着每时步中第二内环底面墙体(4)竖直位置的变化，第一内环底面墙体(3)在每时步中均重新生成，形成以外环底面墙体(2)的圆孔边缘为上底面圆周，以第二内环底面墙体(4)的边缘为下底面圆周的圆台面。

5.根据权利要求2所述的一种获取路基土地基系数的数值模拟方法，其特征在于：步骤(1)中②路基土离散元模型构建操作具体如下：在PFC3D软件中建立路基土离散元模型，路基土模型由球体ball组成，ball的密度值取为路基土土粒比重；在路基土实测级配曲线基础上，由于路基土微粒实际粒径过小，在模拟时为提高计算效率，应在实测各档粒径基础上扩大一定倍数；标定土体的微观参数由试错法标定，细粒路基土采用线性接触模型和接触粘结模型，粗粒路基土采用线性接触模型和滑动模型；其中细粒路基土采用线性接触模型包含接触法向刚度kn和接触切向刚度ks两参数；所述接触粘结模型包含法向强度σ和切向强度τ，粗粒路基土采用线性接触模型包含接触法向刚度kn和接触切向刚度ks两参数；所述滑动模型含摩擦系数fric一个参数；

步骤(1)中①中所构建的4面墙体中，此时第二内环底面墙体(4)与外环底面墙体(2)共面，第一内环底面墙体(3)仅在此时表现为一个圆环；在PFC3D中为以上4面wall所围成的区域加上顶面wall，在各面围成的圆柱形区域内部生成模拟路基土的ball，并设置其微观参数，模型生成完毕后删除所加的顶面wall；各面wall的接触法向刚度kn、接触切向刚度ks取值与路基土一致。

6.根据权利要求2所述的一种获取路基土地基系数的数值模拟方法，其特征在于：步骤(1)中③压板模型构建操作具体如下：压板模型在SolidWorks软件中构建，为直径为0.3m的扁圆柱体，以墙体wall性质导入PFC3D软件中；压板wall的接触法向刚度kn、接触切向刚度ks取值均为路基土相应参数的10倍。