非比例載入下砂土變形的細觀機理和巨觀規律研究

《非比例載入下砂土變形的細觀機理和巨觀規律研究》是依託北京航空航天大學，由童朝霞擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：非比例載入下砂土變形的細觀機理和巨觀規律研究
• 依託單位：北京航空航天大學
• 項目負責人：童朝霞
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

非比例載入是指載入過程中各偏應力分量之間的比值非恆定不變的情況。實際工程中地基和填土所受的荷載幾乎都屬於非比例載入，典型的非比例載入如波浪、交通和地震等荷載作用下的地基、基坑開挖以及土石壩蓄水等。目前已有的研究主要集中於非比例載入條件下土的巨觀變形規律的分析，對其變形的物理機制尚不清楚。本項目擬在進一步開發離散元程式的基礎上，實現對非比例載入條件下砂土變形的數值模擬。通過分析非比例載入過程中顆粒長軸方向、粒間接觸法線、孔隙大小及分布等細觀組構的演化過程，揭示非比例載入條件下砂土變形的細觀機理。分析顆粒粒徑、摩擦係數及顆粒接觸剛度等細觀參數對巨觀力學特性的影響，建立細觀參數與巨觀參數的聯繫，更深入、系統地研究非比例載入條件下砂土的剪脹規律、非共軸特性等巨觀變形規律。在此基礎上建立經試驗驗證的實用非比例載入砂土本構模型。

結題摘要

非比例載入廣泛存在於實際工程中，典型的非比例載入如波浪、交通和地震等荷載作用下的地基、基坑開挖以及土石壩蓄水等。本項目採用物理試驗和數值模擬相結合、巨觀分析與細觀分析相結合的手段，著重研究了非比例載入下砂土的細觀變形機制和巨觀變形規律。首先，在進一步開發離散元程式的基礎上，實現了對非比例載入條件下砂土變形的數值模擬；並通過將數值模擬和已有的物理試驗結果進行正反對比分析，確定出了可靠的細觀參數。其次，通過變化顆粒形狀、顆粒間內摩擦角、初始主應力偏轉角、應力主軸旋轉方式及幅度、應力水平及載入方式，對砂土進行了系列的非比例載入數值模擬，在此基礎上分析了非比例載入過程中顆粒長軸方向、粒間接觸法線、孔隙大小及分布等細觀組構的演化過程，揭示了非比例載入條件下砂土變形的細觀機理。最後，結合已有物理試驗結果，分析了顆粒形狀、顆粒間內摩擦角及顆粒接觸剛度等細觀參數對非比例載入下砂土非共軸流動特性、剪脹規律等巨觀力學特性的影響，並建立了一個簡單實用的非比例載入砂土本構模型。