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《浙江工业大学》 2010年
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正常固结砂性土在循环剪切作用下变形特性的颗粒流模拟

计国贤  
【摘要】:砂性土是工程中常遇的地基土,在循环荷载作用下,地基的变形将十分显著,对工程的安全性、稳定性和使用功能产生不利影响,所以研究砂土的循环变形特性具有重要意义。从本质上讲,砂土的变形特性受微细观结构的变化控制,因此有必要对砂土在循环荷载下变形的细观机理进行研究。本文采用基于颗粒流理论的模拟软件(PFC2D),针对这一问题进行了数值模拟研究。主要内容如下: 1.研究了砂土的K_0固结过程,考察了加载速率、加载方式、摩擦特性和侧限刚度对K_0值的影响,并对Jaky公式的适用性进行了探讨。结果表明: (a)加载速率和加载方式对K_0值影响不大,表明K_0值是土体的一个固有特征,不随外部条件的变化而变化。 (b)土颗粒之间的摩擦系数越大,侧限刚度越大,土体的K_0值越小。 (c)Jaky公式运用于PFC2D模拟中,需要对其修正。在本文中采用的修正系数值为0.72。 2.在模拟循环荷载下的砂土的剪切变形时,主要考察了循环剪应力比、固结方式、应力水平对砂土变形特性的影响,研究表明: (a)循环剪应力比越大,砂土越易出现残余剪应变,应力应变关系呈非线性,剪胀也越明显,在循环过程中,体变有突变发生。 (b) K_0固结条件下的试样由于初始预剪应力的作用,在第一次加载时,剪应变发展迅速。在循环中,剪应变沿着预剪应力的方向单向累积的。与等压固结相比,易出现剪胀现象。 (c)砂土的应力水平越大,导致颗粒的压缩程度越高,试样表现出一定的脆性,在循环剪应力条件下,体变出现了突变。
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