應(yīng)力路徑對砂土剪切模量影響的顆粒流模擬.pdf

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1、浙江建筑，第27卷，第5期，2010年5月Zh~iangConstruction，Vo1．27，No．5，May：2010應(yīng)力路徑對砂土剪切模量影響的顆粒流模擬GranularFlowSimulationoftheEfectofStressPathontheShearModuleofSandVSoil計國賢，胡敏云，沈一帆JlGuo-xian，HUMin—yun，SHENYi／7,(浙江工、I大學(xué)建筑工程學(xué)院．浙江杭州310014)摘要：剪切模量是衡量土體變形能力大小的一個重要指標(biāo)，影響土的剪切模量的因素有很多，如平均有效主應(yīng)力?？紫侗取３探Y(jié)比等。本文主要研

2、究不同應(yīng)力路徑對砂土剪切模量的影響?；陬w粒流理論的離散元數(shù)值模擬，對于不同的固結(jié)方式和應(yīng)力路徑對剪切模量的影響進行了數(shù)值模擬，固結(jié)方式采用等壓固結(jié)和固結(jié)，當(dāng)平均應(yīng)力達到150kPa，再沿著六條不同的應(yīng)力路徑進行剪切。研究表明，由固結(jié)方式不同造成的偏應(yīng)力，影響了土的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致固結(jié)后試樣在壓縮時配位數(shù)較低，孔隙率較大，剪切模量衰減程度較大，但當(dāng)試樣拉伸時，所得的結(jié)果剛好相反。當(dāng)應(yīng)力路徑不同時，沿著均應(yīng)力為正的應(yīng)力路徑。試樣處于壓縮階段，配位數(shù)一直處于上升趨勢，孔隙率降低，剪切模量衰減程度也隨之減小。關(guān)■詞：固結(jié)方式；應(yīng)力路徑；剪切模量；顆粒流模擬中圈分類號：TU

3、411．7文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1008—3707(2010)05—0029—04研究表明，剪切模量是衡量土體變形能力的一土的動剪切模量和阻尼比進行了系統(tǒng)的研究，探討個重要指標(biāo)，是土的基本參數(shù)之一，在土工分析中是了圍壓對剪切模量和阻尼比的影響等，得到了很多一個不可或缺的參數(shù)。國內(nèi)外很多學(xué)者對剪切模量有意義的結(jié)論。進行了諸多的研究，如Hardin&Richart?提出了著從上述的研究成果可以發(fā)現(xiàn)，對剪切模量的影名的Hardin公式：G=AF(e)(or)OCR，明確了響因素研究多集中在平均有效主應(yīng)力、孔隙比、超固土的平均有效主應(yīng)力、孔隙比、超固結(jié)比對剪切模量結(jié)

4、比、土性參數(shù)、大氣壓等。近年來，應(yīng)力路徑對砂土剪切模量的影響受到了研究人員的重視，但還有的影響。Seed&Idriss建立了計算砂土小應(yīng)變剪待進一步的研究。在數(shù)值模擬方面，離散元數(shù)值模切模量的計算公式：G?=21．7k?P。(or。／p)，明擬受到了研究人員的關(guān)注，它在模擬過程中得到宏確了土的土性參數(shù)、大氣壓、平均有效主應(yīng)力對砂土觀變量的同時，又可以得到細觀參數(shù)，對于揭示砂土的剪切模量的影響。祝龍根以福建飽和砂樣為的變形機理提供了一個新的途徑。本文將利用離散例，對Hardin經(jīng)驗公式進行了進一步的修訂，提出元數(shù)值模擬的顆粒流理論，在不同應(yīng)力路徑條件下了一個確定

5、最大剪切模量的經(jīng)驗公式：G?=5800-。對砂土剪切模量的影響進行數(shù)值模擬，在得到宏觀(21．7一e)／(1+e)，進一步明確了剪切模量與平現(xiàn)象的同時，對其細觀機理進行探討。均有效主應(yīng)力和孔隙比的關(guān)系。張培森研究了1試樣的生成與加載條件應(yīng)力路徑旋轉(zhuǎn)對剪切模量的影響，得到在小應(yīng)變范圍內(nèi)，剪切模量的初始值隨試驗應(yīng)力路徑與近期應(yīng)1．1試樣生成力間的夾角0增大而增大。陳國興等對不同地區(qū)根據(jù)實驗室制備砂的原理，在制備數(shù)值試樣時，(南京、蘇南地區(qū)、長江中下游地區(qū))的新近沉積首先生成砂箱，再在砂箱里生成砂粒，本文中砂箱尺收稿日期：2010一O1—25作者簡介：計國賢(198

6、3一)，女，浙江海鹽人，碩士研究生，從事砂土力學(xué)特性的研究。30浙江建筑2010年第27卷寸40mmx20mm。顆粒采同對砂土剪切模量的影響，分別進行了兩種不同的用半徑擴大法生成，先設(shè)定固結(jié)方式，第一種為等壓固結(jié)，=or=150kPa，P一個初始的孔隙率、顆粒的=150kPa，q：0。第二種為固結(jié)，在固結(jié)過程中最大半徑和最小半徑，利用保持側(cè)向應(yīng)變?yōu)?，達到】=195kPa，or3=105kPa，PFC的顆粒生成程序，自測得Ko=0．54，P=150kPa，q：90kPa。為了得到動生成了2433個顆粒，試‘不同固結(jié)方式對剪切模量的影響，在p'-q坐標(biāo)下對樣采用

7、線性接觸模型。生等壓固結(jié)和固結(jié)后的試樣分別沿45。和225。方成的試樣見圖I，具體參數(shù)向進行加載。為了得到不同應(yīng)力路徑對砂土剪切模見表1。量的影響，對等壓固結(jié)后的試樣進行了6條不同應(yīng)1．2加載條件力路徑的模擬，如圖2所示，若未達到設(shè)定的應(yīng)力目為了分析固結(jié)方式不圈1PFC。數(shù)值試樣標(biāo)，則按破壞前的應(yīng)力路徑進行對比分析。表1數(shù)值試樣的基本參數(shù)45．Dl3＼／slO5／／5P，．D315．D225，1)270／kPa／％／％(a)軸向壓縮情況(b)軸向拉伸情況(a)等壓固結(jié)情況(b)固結(jié)情況圖3不同固結(jié)方式條件下剪切模量和剪應(yīng)變的關(guān)系圖2應(yīng)力路徑試驗路線圖度最大。在

8、拉伸情況下，沿225。方向的剪切模量衰