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作者:黄良;曹杰;邓清禄;刘鑫;
单位:中国地质大学(武汉)工程学院;长安大学地质工程与测绘学院;机械工业勘察设计研究院有限公司;陕西省特殊岩土性质与处理重点实验室;自然资源部生态地质与灾害防控重点实验室;
摘要:天然砂土颗粒形状复杂多变,形状要素对其力学特性的影响机制尚不明确。为了探究颗粒形状对砂土剪切特性的影响规律并揭示其微观机理,开展了不同颗粒形状砂土试样的室内三轴试验和离散元数值模拟试验。室内三轴试验结果表明:在孔隙比相近的情况下,颗粒形状不规则砂土试样易发生应变硬化现象,而颗粒形状规则砂土试样易发生应变软化现象,当砂土试样形状规则程度降低时,其在应力路径q-p′曲线内的临界状态线将逆时针旋转,即形状越不规则其临界状态摩擦角增大,且其在e-logp′平面内的临界状态线将向下移动。离散点数值模拟结果表明:试样密实度相同时,试样的偏应力峰值强度、偏应力峰值应变以及超孔压峰值应变均随颗粒形状不规则程度的增大而增大;在微观参数层面,不同颗粒形状试样中颗粒间的力链分布及强力链占比、配位数和接触滑动率存在差异,这可能是造成不同试样间力学差异的原因。该研究成果可为无黏性土坡的稳定性分析、地基承载力计算提供参考。
关键词:砂土;;颗粒形状;;剪切特性;;三轴试验;;离散元数值模拟
基金资助:国家自然科学基金项目(41927806、42041006);; 陕西省创新能力支撑计划项目(2023-CX-PT-46、2024RS-CXTD-49);; 国机集团青年科技基金重点项目(QNJJ-ZD-2022-17)