《基於顆粒接觸理論的砂土剪下波速研究》是依託浙江大學，由夏唐代擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於顆粒接觸理論的砂土剪下波速研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：夏唐代
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
砂土的剪下波速是一個重要的土動力學參數，它能夠反映出砂土骨架的結構性。砂土的剪下波速主要取決於剪下模量，而現在對砂土剪下模量的研究成果以基於實驗的經驗公式為主，不能對細觀層面上的力學進行解釋。本課題首次提出藉助場電鏡掃瞄器生成的砂土顆粒被放大數百倍的掃描圖像對砂土顆粒的表觀特徵進行分析，將砂土顆粒的表觀特徵與粗糙顆粒的接觸力學相結合，從解析分析和數值計算兩方面研究相互接觸的砂土顆粒在不同粗糙度、不同接觸壓力（等價於土層深度）的接觸應力分布，然後推導出砂土的等效剪下模量，最後得到砂土的剪下波速計算公式。利用彎曲元剪下波速測試儀對室內不同砂樣進行剪下波速測試，及套用瑞利波法對室外原位砂土進行剪下波速測試，並與理論分析結果進行比較，進一步對理論公式進行補充和修正。通過參數分析提出砂土剪下波速的簡化計算方法，並得到砂土剪下波速與平均主應力和密實度的關係式。
結題摘要
砂土的剪下模量或剪下波速作為岩土分析中的重要參數，被廣泛套用於表征砂土結構性、判斷砂土液化、分析動力荷載回響等方面。砂土剪下波速包括巨觀尺度、微觀尺度的研究，也涉及到剪下波自身的性質。同時，砂土的剪下模量與顆粒的形狀特徵等因素有關。本項目從砂土顆粒的微觀尺度入手，同時考慮了剪下波自身的特性，對砂土介質中的剪下波速進行理論研究。同時基於數字圖像處理技術對顆粒形狀特徵進行了表征與量化，研究了顆粒形狀特徵和砂土剪下模量的關係。本項目的主要工作和研究成果如下： （1）從砂土顆粒的微觀接觸理論出發，推導出引入頻率參數的砂土剪下波速公式，並將理論計算公式套用於實際工程的計算中。 （2）提出了剪下波在砂土介質中傳播的頻散曲線，定義了砂土介質中的臨界頻率，提出了剪下波自身的頻散特性對砂土介質中剪下波傳播的影響模型。 （3）提出了砂土顆粒不同層面顆粒形狀特徵的表征參數。綜合顆粒形狀特徵多方面因素的影響，提出了形狀因子綜合表征砂土顆粒的粗糙程度。 （4）開發了結合彎曲元測試系統的模型箱載入系統，實測砂土的剪下模量。提出了砂土顆粒形狀特徵和剪下模量的相互作用關係模型。 （5）根據微觀尺度下球形顆粒接觸理論推導出考慮顆粒形狀特徵的砂土剪下模量理論計算公式，並將理論計算公式套用於實際工程的計算中。
