砂土直剪力学性状的非圆颗粒模拟与宏细观机理研究.pdf

32卷 10期 岩 土 工 程 学 报 Vol.32 No.10 2010年 .10月 Chinese Journal of GeotechnicalEngineering Oct. 2010 土直剪力学性状的非圆颗粒模拟与宏细观机理研究 1, 3 2, 3 1 1 史旦达 ，周 健 ，刘文白 ，邓益兵 （1. 上海海事大学海洋环境与工程学院，上海 200135；2. 同济大学地下建筑与工程系，上海 200092； 3. 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092） 摘 要：基于 PFC2D 非圆颗粒单元的二次开发，对砂土直剪力学过程进行了非圆颗粒仿真模拟，分析了数值试样的应 力–剪胀关系并与实际砂土进行对比，探讨了颗粒位移与颗粒旋转特征及其与剪切带演化的内在关联，研 了主应力 与主应变增量的非共轴效应，揭示了细观组构各向异性的演化规律及其与宏观剪切强度之间的宏细观关联。研究结果 表明，数值试验能够较好的模拟实际砂土的应力–剪胀关系和剪切过程主应力与主应变增量的非共轴效应；剪切带的 演化与颗粒位移和颗粒旋转密切相关，颗粒形状影响剪切带的厚度；试样宏观的剪切强度主要受控于粒间法向接触力 的分布及其各向异性演化；整个加荷过程中，剪切带内大主应力的偏转方向与法向接触力各向异性的主方向保持了良 好的一致性。 关键词：直剪试验；非圆颗粒；剪切带；非共轴效应；组构各向异性 中图分类号：TU44 1.5 文献标识码：A 文章编号：1000 –4548(2010) 10 –1557 –09 作者简介：史旦达(1979 – )，男，浙江舟山人，博士，副教授，主要从事细观岩土力学、海洋岩土力学、港口软基处 理等方面的研 工作。E-mail: shidanda@163.com 。 Exploring macro- and micro-scale responses of sand in direct shear tests by numerical simulations using non-circular particles 1, 3 2, 3 1 1 SHI Dan-da , ZHOU Jian , LIU Wen-bai , DENG Yi-bing (1. College of Ocean Environment and Engineering, Shanghai Maritime University, Shanghai 200135, China; 2. Department of Geotechnical Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China; 3. Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 200092, China) Abstract: The main obj ective of this study is to explore the macro- and micro-scale responses of sand in