易长圭

(湘潭大学 土木工程与力学学院, 湖南 湘潭, 411105)

砂土微宏观性质相依关系研究

易长圭

(湘潭大学 土木工程与力学学院, 湖南 湘潭, 411105)

为了研究砂土微观力学性质, 采用了离散单元法对砂土进行三轴试验模拟, 并引入抗转动模型来表征砂土颗粒的抗转动效应。通过对选取的不同法向接触刚度、刚度比、颗粒内摩擦角、滚动刚度系数以及塑性弯矩系数进行三轴排水数值试验, 得到了砂土不同微观参数与其宏观力学性质的对应关系。试验结果表明:法向接触刚度对砂土弹性模量影响显著, 并呈现正相关线性关系; 刚度比与砂土泊松比呈现较为显著的负相关线性关系; 颗粒内摩擦角对砂土宏观内摩擦角影响显著, 滚动刚度系数影响砂土残余强度, 塑性弯矩系数主要影响峰值强度。

离散单元法; 砂土; 微观参数; 宏观参数

离散单元法是上个世纪70年代由Cundall[1]提出的一种基于非连续介质力学的数值计算方法。其基本思想是把所研究材料离散为单个单元, 各个单元运动由牛顿第二运动定律控制。由于离散单元法在颗粒尺度上对物理量变化进行考量, 因此, 其得到了广泛应用。在岩土工程领域内, 离散单元法已经成功应用于砂土剪切[2]、结构性土压缩试验[3]、非饱和土吸力[4]等研究中。离散单元法计算原理虽然简单, 但由于接触模型参数属于颗粒尺度参数, 这些细观参数通常是未知的, 又无法通过试验直接获取, 所以选取一个合理的计算参数十分困难, 而在进行离散单元法模拟时, 只有细观计算参数正确的前提下, 才能获得一个合理的计算结果[5]。……