砂土强度和剪胀性的颗粒力学分析

• 作者: 常在 杨军 程晓辉
• 来源期刊: 工程力学
• 学科: 工学
• 关键词: 无侧限双轴试验 颗粒力学 离散元方法 砂土 强度 剪胀性
• 年，卷（期）: 2010,（4）
• 页码范围: 95-104
• 页数: 10页
• 分类号: TU441
• 语种: 中文

摘要

砂土强度和剪胀性一直是土力学强度和变形研究的难点和重点,对其进一步认识的关键取决于对砂土颗粒状微观结构的洞察.砂土的颗粒性和散碎性使其适合采用颗粒力学来研究.该文从颗粒力学角度出发,利用平面离散元模拟砂土变形,建立并标定了砂土单元实验的一个颗粒力学模型.在此基础上,通过颗粒力学参数影响分析,研究了砂土无侧限双轴试验的三种表观强度指标(临界状态强度、峰值强度和特征应力强度)、剪胀性及剪切模量的颗粒力学影响因素.研究结果表明:砂土临界状态强度仅受砂土颗粒摩擦系数的影响,是材料属性,符合临界状态土力学理论;砂土峰值强度和特征应力强度不但与砂土颗粒摩擦系数相关,还与围压水平和相对密实度有关.峰值强度不受砂土颗粒自身刚度性质的影响,而特征应力强度受颗粒刚度性质的影响较大,但后者的影响规律不是简单的正比或反比的关系.砂土剪切模量主要受其颗粒自身刚度性质的影响,就目前研究来看,它与砂土相对密实度的关系并不显著.用颗粒力学方法对剪胀性的深入研究比较困难,主要是因为诸多颗粒力学参数(砂土颗粒摩擦系数和刚度、砂土样品的孔隙率及围压水平)均与之相关.该文尝试研究了砂土剪胀性与其颗粒转角的关系.最后,用该文标定的颗粒力学模型,研究了无重地基极限承载力普朗德尔-瑞斯纳问题,通过颗粒力学计算结果与普朗德尔-瑞斯纳解的对比,深化了对砂土地基极限承载力的理解,也为计算颗粒力学方法在岩土工程尺度上的应用提供了参考.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	杨军		66	685	15.0	25.0
2	程晓辉		46	456	12.0	21.0
3	常在		3	8	2.0	2.0