杨晨捷

摘 要：该文简要介绍了空心圆柱扭剪仪的实验原理，并利用基于离散元单元法的PFC3D软件模拟不同剪切角度方向下的空心扭剪定向剪切试验，对数值模拟中的参数设置和加载条件的实现给出了相关具体介绍，并发现经过笔者改进的固结和加载阶段的伺服函数能更精确地再现室内试验的应力应变关系曲线，从而为今后相关室内试验数值模拟提供相关的参考。

關键词：空心圆柱扭剪仪 离散元模拟 定向剪切

中图分类号：TE319 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）05（a）-0035-02

实际工程中，土体经常处于复杂应力状态和应力路径条件下，并引起土体的主应力轴发生旋转。对于这种复杂实际情况下应力应变的研究能深化对土体各向异性性质的了解，为工程设计提供更真实的设计指导。在室内土工试验仪器中，空心圆柱扭剪仪得名于其试样为薄壁空心圆柱，由于可以通过独立控制轴力、扭矩和内外围压四个加载条件与大、中、小主应力及主应力旋转角四个独立变量形成映射关系，实现任意大主应力方向路径的加载，成为了目前实现复杂应力状态的较为先进的设备。然而，空心圆柱仪所使用的试样尺寸及比表面积较常规室内试验大得多，对制样等实验负效应及设备条件的控制提出了极高的要求，除此之外，通过空心圆柱实验一般只能获得土体宏观力学响应，而无法深入探究其细观影响因素本质并进一步探究宏细观的联系。

土是由岩石经物理化学等作用以及复杂自然环境中所催生的颗粒集合体，用传统的连续介质理论研究非均质、含有节理裂隙的岩土体所得的结果并不可靠。……