【摘 要】
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骨架空隙型级配碎石填料因其较好的渗透性能而广泛应用于透水性基床结构层，但其在不同级配下的抗剪强度特征及演化规律仍不明确。首先针对6种不同级配类型的碎石填料试样开展了不同围压下的室内单调加载三轴压缩试验，进而采用考虑颗粒真实不规则形状的三维离散单元方法对室内试验结果进行了数值模拟研究，从颗粒间接触、微观组构和颗粒运动等角度揭示了UPAB填料抗剪强度机理及其随级配变化的演化特征，验证了室内试验得出的级
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目（52178443;51878673;U1934209）； 国家重点研发计划（2019YFC1904704）； 中国铁道科学研究院科技研究开发计划重大课题（2020YJ022;2019YJ026）； 中南大学研究生创新项目（2021zzts0223;2019ZZ
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骨架空隙型级配碎石填料因其较好的渗透性能而广泛应用于透水性基床结构层，但其在不同级配下的抗剪强度特征及演化规律仍不明确。首先针对6种不同级配类型的碎石填料试样开展了不同围压下的室内单调加载三轴压缩试验，进而采用考虑颗粒真实不规则形状的三维离散单元方法对室内试验结果进行了数值模拟研究，从颗粒间接触、微观组构和颗粒运动等角度揭示了UPAB填料抗剪强度机理及其随级配变化的演化特征，验证了室内试验得出的级配影响规律及级配优化设计方法。研究表明，细颗粒通过改变颗粒体系的内部排列结构（即各向异性程度）而直接影响级配碎石填料宏观抗剪强度，细颗粒含量对试样的剪切破坏形态有直接影响，随着细颗粒含量的减少，试样整体发生较大变形时表现为内部颗粒发生转动的比例下降但发生颗粒间滑动的比例增加；试样的屈服起源于力链的失效，而最终失稳的主要原因是由于颗粒拓扑结构的改变，最终发展成不可逆的塑性变形；级配控制参数G/S=1.8时试样表现出最低的各向异性特征，相同应变条件下的颗粒旋转角均值最小，表明此时试样内部的颗粒堆积排列最优且抗剪强度最高，G/S=1.8可取作“填充密实”型与“残余空隙”型结构的分界；不同级配的试样内部颗粒的欧拉角变化在4.75mm-9.50mm粒径范围内明显减小，表明该粒径范围是颗粒发生滚动和滑动的分界粒径，而颗粒滚动和滑动与其抗剪强度直接相关，故从颗粒运动角度验证了级配控制参数G/S的合理性。可为UPAB填料的合理设计和高效利用提供理论依据和技术参考。
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