薛明华，陈圣仟 ，杨世文

(1.济南市勘察测绘研究院，济南 250101；2.贵州省建筑设计研究院有限责任公司，贵阳 550000)

砂性土(无黏聚力)是由大量土颗粒构成的多体相互作用体系[1]。球形度(form or sphericity)、圆滑度/棱角度(roundness or angularity)、粗糙度(roughness)从3个不同尺度描述了颗粒的形态特征[2-3]，被认为是颗粒形状量化的基本指标[4]，用于评价颗粒的形状。另外，还衍生出诸如凹凸度(non-convexity)、长宽比(aspect ratio)等[5]另外一些颗粒形状评价指标。颗粒形状会对砂性土的宏观性质产生影响，如相对密实度、渗透特性、压缩特性、剪切强度及变形等[2-10]。而宏观上展现的力学特性本质上是细观尺度(颗粒层面)颗粒间相互作用的累积[4,11]。对于颗粒形状与砂性土宏观力学特性之间的关系，研究人员开展过大量的室内试验或数值模拟研究工作。试验研究认为，几乎所有砂性土的宏观力学特性都会受到颗粒形状的影响[2-4,11]。比如，颗粒的形状会影响砂性土的极限孔隙比(相对密实度)，多棱角、表面粗糙和球形度低的颗粒堆积体具有较大的极限孔隙比区间长度，相反，较光滑球形颗粒堆积体的极限孔隙比区间长度较小[2,12-14]。在三轴压缩试验、直剪试验中，相同密实度条件下，多棱角的砂性土比表面圆滑的砂性土具有较大的强度，且在峰值应力前具有较大变形模量[9,13]。当试样体积变形恒定时，表面圆滑的砂较表面多棱角的砂稳定性差，强度低[15]。临界状态下砂性土的内摩擦角、临界状态线的斜率、峰值内摩擦角以及峰值应力前砂性土的变形模量均随砂粒棱角度的增加而增加[9,16]。……