液化粉土動力特性的顆粒流模擬.pdf

1、長江中下游地區(qū)廣泛存在著粉土層，該類粉土具有滲透性大，抗壓強度低，在動荷載作用下易發(fā)生液化現象等特點，盡管國內外許多學者通過室內土力學試驗對粉土的宏觀響應方面的研究較多，但隨著土力學研究的不斷深入，人們逐漸認識到，土體工程性質的改善是微觀結構變化所引起的宏觀響應，顆粒離散元法可以在分析土體宏觀力學響應的同時，研究受荷過程中細觀組構參量的演化規(guī)律，故近年來已成為解決土體滲透破壞、液化變形、剪切帶等非連續(xù)介質問題的一種有效的、富有發(fā)展前景的

2、數值模擬方法。
　　本文利用顆粒離散元法中的三維顆粒流方法(PFC3D)，以粉土和生物改性粉土試驗研究結果為基礎，從宏細觀結合的角度對單調與循環(huán)加荷條件下粉土的力學性質進行了細觀模擬。主要工作和成果如下:
　　(1)以粉土的常規(guī)三軸試驗結果為基礎，得到三維條件下粉土力學性質模擬的細觀參數，建立離散元方法的單調雙軸細觀數值模型，數值模擬結果顯示，散粒體材料之間的作用主要靠顆粒間的接觸傳遞剪力，顆粒間的摩擦系數不同，相應的宏觀特

3、性也發(fā)生變化。隨著顆粒間摩擦系數的增大，其對應的初始彈性模量及峰值強度也越大，而關系曲線逐漸由應變硬化向應變軟化轉變;在體變-軸變曲線中，摩擦系數越大，相應的剪脹現象也越明顯。
　　(2)基于粉土及生物改性粉土的循環(huán)三軸試驗結果，采用等應力幅和等應變幅兩種加載方式，對室內試驗進行數值模擬，討論不同細粒含量、應變幅值條件下，土體動力特性的變化規(guī)律。數值結果顯示，采用等應變幅值循環(huán)雙軸加載方式的顆粒流數值，可再現室內試驗孔壓累積、強度

4、衰減、剛度衰退、“初始液化”等液化特性，并能夠定性地模擬循環(huán)加荷條件下液化破壞標準室內試驗的一般規(guī)律;采用等應力幅值循環(huán)雙軸加載方式的數值模擬，可通過在細顆粒間采用線性接觸模型，并且調整側墻的位移速率，再現應變破壞和液化破壞的雙重標準的室內模型試驗過程，其動應力-應變關系及動孔壓變化規(guī)律與試驗結果基本一致。
　　(3)室內試驗結果顯示細粒含量的填充對粉土的液化特性影響明顯。PFC3D數值分析中，細顆粒間加入粘結模型后，兩種數值計算

5、結果中動強度隨細顆粒填充量變化的規(guī)律基本相似。數值試樣的動強度并不隨細粒含量的增加呈單調變化，而是存在一個轉折點，填充的細粒含量低于該點時，動強度呈遞減趨勢（等應變幅值加載）或變化不大（等應力幅值加載），高于該點時，動強度呈顯著遞增趨勢，這與前人的試驗規(guī)律相似。進一步說明土體宏觀力學響應是微細觀結構變化的結果。
　　(4)細粒填充的粉土宏觀液化過程在細觀上對應于一定的組構變化規(guī)律?！俺跏家夯鼻埃骄佑|數隨振次的增加持續(xù)減少;“