砂土直剪试验离散元数值模拟与细观变形机理研究

doi:10.11988/ckyyb.20151006

长江科学院院报 ›› 2017, Vol. 34 ›› Issue (4): 104-110.DOI: 10.11988/ckyyb.20151006

砂土直剪试验离散元数值模拟与细观变形机理研究

李爽,刘洋,吴可嘉

北京科技大学土木与资源工程学院,北京 100083

收稿日期:2015-11-27 出版日期:2017-04-01 发布日期:2017-04-10
作者简介:李爽(1993-),男,安徽滁州人,硕士研究生,主要从事散粒体细观力学研究与数值模拟,(电话)15201451398(电子信箱)ls19931014@126.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目(51178044);北京高校青年英才计划资助项目(YETP0340)

Exploring Mesoscopic Deformation Mechanism of Sand in Direct ShearTest by Numerical Simulation Using Discrete Element Method

LI Shuang, LIU Yang, WU Ke-jia

School of Civil and Resource Engineering, University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083, China

Received:2015-11-27 Published:2017-04-01 Online:2017-04-10

摘要/Abstract

摘要： 基于离散元法进行砂土直剪试验模拟与剪切宏细观响应研究。采用试样分条带法研究砂土剪切过程中的变形发育情况;记录应力-位移关系,分析砂土剪切应力、应变特性与剪胀特性。通过分析接触力链、接触组构分布、配位数及滑动接触百分比等细观行为演化研究颗粒细观接触状态演变;基于局部孔隙率变化分析颗粒细观分布状态演变;采用颗粒累积转动量和速度场分析颗粒细观运动状态及剪切带发育的细观机制;对离散元软件PFC^2D进行二次开发,实现主应力的可视化。研究表明应变局部化集中于颗粒转动、接触滑动、体胀明显的剪切带内,剪切带内外颗粒不同的运动状态导致细观参量的变化,剪切带厚度为(10~15)d₅₀;力链网络、接触组构和主应力场本质上是一致的,三者主方向在剪切过程中发生了近似一致的偏转。

关键词: 砂土, 离散元法, 直剪试验, 细观力学, 剪切带

Abstract: Direct shear test of sand was simulated using discrete element method and the macro-and-mesoscopic responses of sand during shearing were analyzed in this research. The development of sand deformation was observed through strip partition method; and the relationship between shear stress and shear displacement was recorded to analyze the macroscopic behaviors of sand. In mesoscopic scale, the development of contact status was researched through analyzing contact force chain, contact fabric distribution, coordination number and sliding contact percentage; the evolution of granular distribution under shearing was observed through the analysis of porosity variation;

Key words: sand, discrete element method, direct shear test, meso-mechanics, shear band

中图分类号:

TU43

李爽,刘洋,吴可嘉. 砂土直剪试验离散元数值模拟与细观变形机理研究[J]. 长江科学院院报, 2017, 34(4): 104-110.

LI Shuang, LIU Yang, WU Ke-jia. Exploring Mesoscopic Deformation Mechanism of Sand in Direct ShearTest by Numerical Simulation Using Discrete Element Method[J]. JOURNAL OF YANGTZE RIVER SCIENTIFIC RESEARCH INSTI, 2017, 34(4): 104-110.

[1]	李骞, 罗璟, 裴向军, 曾坤翔, 单诗涵, 江荣昊. 秸秆纤维加筋固化土物理力学特性与抗冻融性能试验研究[J]. 长江科学院院报, 2024, 41(1): 128-135.
[2]	杨晓峰, 李伟, 姚兆明. 基于PIV技术的冲刷条件下桩-土水平变形机制[J]. 长江科学院院报, 2023, 40(2): 102-108.
[3]	张小荣, 马艳霞, 张吾渝. 春融期根-土复合体边坡稳定性影响因素研究[J]. 长江科学院院报, 2023, 40(11): 154-159.
[4]	刘蔚, 饶锡保, 李浩民. 弱超固结黏土-混凝土接触面力学特性直剪试验研究[J]. 长江科学院院报, 2023, 40(10): 131-136.
[5]	刘洋, 王怡萱, 杨光昌. 基于墙后填土各向异性强度的土压力计算方法[J]. 长江科学院院报, 2023, 40(1): 116-122.
[6]	周小文, 罗兴财. 全风化花岗岩与花岗岩残积土的判别及物理力学性质对比[J]. 长江科学院院报, 2022, 39(4): 1-7.
[7]	易富, 金洪松, 于汇泽, 杜常博, 于犇. 基于颗粒流程序的加筋尾矿剪切应变带宏细观分析[J]. 长江科学院院报, 2022, 39(4): 116-121.
[8]	吴相豪, 梁冰寒, 华香玉. 高围压作用下堆石体剪切带形成及相关细观结构演变[J]. 长江科学院院报, 2022, 39(4): 128-134.
[9]	李丽华, 韩琦培, 李文涛, 周鑫隆, 田密, 秦浪灵, 盛宏志. 循环荷载作用下建筑垃圾土动力性能[J]. 长江科学院院报, 2022, 39(10): 97-102.
[10]	姚晨辉, 夏玉云, 吴学林, 刘艺, 陈铁飞, 门青波. 巴基斯坦塔尔沙漠风积砂土湿陷性特征[J]. 长江科学院院报, 2021, 38(5): 131-136.
[11]	杨阳, 毛无卫, 叶敏. 内部侵蚀砂土的三轴试验研究[J]. 长江科学院院报, 2021, 38(1): 114-118.
[12]	魏子扬, 黄质宏, 穆锐, 黄彦森, 浦少云, 武宁波, 王波. 利用废旧胶粉改善红黏土工程性质试验研究[J]. 长江科学院院报, 2020, 37(8): 95-100.
[13]	邓念东, 薛圣泽, 段钊, 马建全, 唐皓. 中细砂与有机玻璃界面剪切模型[J]. 长江科学院院报, 2020, 37(4): 73-78.
[14]	马泉坤, 徐舜华, 刘琨, 孙军杰, 田文通. 颗粒组构对砂土三轴压缩性状影响的细观分析[J]. 长江科学院院报, 2020, 37(4): 96-103.
[15]	费逸, 李旺辉, 赵春风, 王有宝, 吴悦. 砂土原位应力场中的灌注桩成孔卸荷收缩理论解[J]. 长江科学院院报, 2020, 37(4): 168-174.

砂土直剪试验离散元数值模拟与细观变形机理研究

Exploring Mesoscopic Deformation Mechanism of Sand in Direct ShearTest by Numerical Simulation Using Discrete Element Method

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价