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摘要
砂土的结构性是影响砂土力学行为的重要因素。在考虑了颗粒间的滚动摩擦的离散元方法进行双轴压缩试验数值模拟的基础上,深入分析颗粒排列、颗粒间接触方向、接触力、孔隙等的微观结构变化对于砂土剪胀的影响,以及各组分微观结构变化之间的联系,从而较全面地揭示砂土剪胀过程的微观结构响应。结果表明:(1)考虑了滚动摩擦的数值模拟结果在宏观力学响应上与真实试验更加吻合。(2)试样剪切强度主要由法向力贡献,并受强力链上接触法向的各向异性控制,弱力链对试样剪切强度贡献较小。(3)孔隙的各向异性程度与应力应变曲线具有很好的一致性,并都趋向于朝垂直方向排列;大孔隙各向异性及形状变化幅度相对较小,但其对试样体应变的贡献大,对剪切强度贡献小;小孔隙各向异性的变化幅度大、形状改变也较大,但对变形贡献较小,对剪切强度贡献大。(4)孔隙的各向异性、形状与接触法向各向异性的变化有着密切联系,即,颗粒接触法向的各向异性增加使得其对应主方向的孔隙周围的接触法向朝主方向集中,孔隙变小、形状变得更扁平,从而提高试样剪切强度并使试样剪缩,反之则使孔隙周围的接触法向偏离主方向,孔隙变大,从而减小试样剪切强度并使试样剪胀。
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单位广州地铁设计研究院股份有限公司; 南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）; 中山大学
