基于离散元法的聚氨酯-水泥稳定碎石细观裂缝扩展分析

摘要

为研究聚氨酯注浆填缝对水泥稳定碎石裂缝修复效果的影响，该文通过离散元法（DEM）建立水泥稳定碎石的细观模型，对不同初始缝高比的试件开展SCB断裂模拟试验，获取荷载-位移曲线，并进行细观参数敏感性分析；再通过对比注浆填缝前后的裂缝扩展路径、裂缝类型、颗粒位移等细观尺度特征，评估聚氨酯注浆材料的修复效果。研究表明：注浆填料显著增强试件的整体受力均匀性，扩大受拉区范围，并分散内部颗粒位移；注浆填缝后，试件的裂缝扩展路径与注浆前相似，但聚氨酯注浆材料有效抑制了裂纹从预切裂缝端口的萌生，裂纹主要沿底部中心轴的集料-砂浆界面和加载板底部的砂浆界面扩展；裂缝扩展经历了缓慢积聚、快速扩展和趋于平稳3个阶段，注浆填料显著提高了试件的抗裂性能，延缓了裂纹产生的时间，并抑制了裂纹的快速扩展，其中缝高比为0.4R(R为试件半径)时抗裂效果最优；拉应力是裂纹扩展的驱动力，集料-砂浆和砂浆内部为主要薄弱破坏界面，聚氨酯注浆可显著提升水泥稳定碎石的抗裂性能，增强试件的受力完整性，改善应力分布。

关键词

水泥稳定碎石 / SCB试验 / 离散元法 / 接触力链 / 裂缝扩展 / 断裂机理