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砂土强度和剪胀性的颗粒力学分析

常 在 杨 军 程晓辉

常 在, 杨 军, 程晓辉. 砂土强度和剪胀性的颗粒力学分析[J]. 工程力学, 2010, 27(4): 95-104.
引用本文: 常 在, 杨 军, 程晓辉. 砂土强度和剪胀性的颗粒力学分析[J]. 工程力学, 2010, 27(4): 95-104.
CHANG Zai, YANG Jun, CHENG Xiao-hui. GRANULAR MECHANICAL ANALYSIS OF THE STRENGTH AND DILATANCY OF SANDS[J]. Engineering Mechanics, 2010, 27(4): 95-104.
Citation: CHANG Zai, YANG Jun, CHENG Xiao-hui. GRANULAR MECHANICAL ANALYSIS OF THE STRENGTH AND DILATANCY OF SANDS[J]. Engineering Mechanics, 2010, 27(4): 95-104.

砂土强度和剪胀性的颗粒力学分析

详细信息
  • 中图分类号: TU441

GRANULAR MECHANICAL ANALYSIS OF THE STRENGTH AND DILATANCY OF SANDS

  • 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。
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出版历程
  • 收稿日期:  1900-01-01
  • 修回日期:  1900-01-01
  • 刊出日期:  2010-04-25

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