随着高土石坝、超高建筑物等的建设,工程方面对抗裂要求越来越高。若对土的抗拉伸能力不加以考虑,会在工程建造过程中造成较大浪费,因此研究非饱和土在三轴状态下的拉伸破坏特性具有很强的实际意义。由于室内实验受到测试技术和设备的限制,目前对于土体在三轴状态下的拉伸特性研究较少,很多学者研究土体的抗拉特性时多为单轴拉伸情况。因此,本文拟基于离散元数值分析软件MatDEM(矩阵离散元)和PFC(颗粒流)对非饱和土的抗拉特性进行研究,研究成果主要分为以下三点:(1)就目前岩土工程界的研究现状来看,通过室内试验手段进行非饱和土体的三轴拉剪试验存在一定的困难。本文基于非饱和土室内复杂单轴拉伸试验确定的不同孔隙比下的土体含水量与复杂单轴抗拉强度关系,利用MatDEM进行数值仿真模拟。以非饱和土的复杂单轴抗拉强度为中间变量,标定了非饱和土的宏观参数含水量和离散元模拟的细观参数之间的关系。进而利用矩阵离散元软件MatDEM建立非饱和土的三轴拉剪模型,并依据上述宏细观参数之间的关系对数值模拟试样进行不同含水量下的三轴拉剪模拟。进而分析不同含水量下试样的三轴拉剪强度、破坏模式、位移场、能量场等,从试样的宏观破坏模式和细观破坏机理方面探讨非饱和土在三向受力条件下的拉伸破坏特性。(2)已有的针对非饱和土的离散元细观接触模型中,都没有考虑两个相邻颗粒分开一定距离时的毛细水作用,并且认为当颗粒之间重叠量为零时,即颗粒分开时毛细水作用即消失,且没有考虑颗粒间胶结和毛细水胶结同时存在的情况。为了更加真实地模拟非饱和材料的毛细水作用力,基于PFC5.0的用户自定义接触模型模块,利用C++程序设计语言和QT图形用户界面(Graphical User Interface)应用程序开发框架,建立了能考虑分开一定距离的颗粒间毛细水作用力的液桥接触模型。并可以根据实际情况,将颗粒之间的天然胶结作用和毛细水作用力作用在模型中,通过运行相关的可执行DLL文件,验证了该模型可以在PFC3D和PFC2D中成功生成接触并运行。(3)基于创建的三维液桥接触模型(lsy液桥接触模型),利用PFC5.0进行非饱和材料单轴拉伸的离散元数值模拟。从颗粒的拉伸强度、速度场、位移场、接触力链、接触组构等方面分析非饱和材料的单轴拉伸特性,重点分析所建立模型的细观参数对试样单轴拉伸模拟特性的影响,进一步验证上述模型在模拟非饱和材料时的适用性。