顆粒形狀對粗粒土剪切變形影響的細觀研究

作者：魏婕,魏玉峰,黃鑫

摘要：顆粒形狀是影響粗粒土密實度、力學與滲流等特性的主要因素之一。為了分析顆粒形狀對粗粒土剪切特性的影響,采用離散元法生成4種不同形狀的顆粒組,進行粗粒土直剪試驗模擬與剪切宏細觀響應研究,得出了顆粒形狀對剪應力-剪位移、體應變-剪位移的影響,分析了粗粒土剪切應力、應變特性與剪脹特性。通過分析剪切帶厚度、顆粒旋轉量值、平均接觸數、孔隙率及接觸力系等宏細觀參量的演化規律,研究顆粒形狀在宏細觀尺度上對粗粒土的影響。研究表明:異形顆粒間的咬合自鎖作用大于純圓顆粒,試樣的抗剪強度有隨形狀系數的減小而增大的趨勢。試樣顆粒在外荷載作用下發生運動,應變主要表現在顆粒運動劇烈、剪脹幅度較大的剪切帶內。顆粒形狀系數F減小,試樣的初始平均接觸數增加,內摩擦角φ增大,剪切帶內孔隙率增量越大,剪脹幅度越大。剪切過程中強力鏈聚集于剪切帶內并起骨架作用,隨著形狀系數的減小,力鏈長度在0~5所占百分比呈增大趨勢;剪切帶內強力鏈的數目隨著形狀系數的減小而增加,峰值含量在30%~35%之間。

發文機構：成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室

關鍵詞：粗粒土顆粒形狀剪切變形離散元力學機理coarse-grained soilparticle shapeshear deformationdiscrete elementmechanics mechanism

分類號： TU411.7[建筑科學—巖土工程]