等应力比加载下颗粒材料的宏细观定量关系探讨

路德春， 张世浩， 田 雨， 杜修力

(北京工业大学岩土与地下工程研究所， 北京 100124)

土是由颗粒构成的离散介质，外力能够引起细观上土颗粒排列方式的改变，同时颗粒排列也能影响宏观上土体的变形、强度等力学特性，因此宏细观2种尺度之间存在着密切联系.

离散单元法是研究宏细观联系的主要手段，该方法自Cundall等[1]提出后，在模型建立、算法实现、接触本构等方面得到快速发展，可以实时监测加载过程中的颗粒位置及颗粒间接触情况. 利用该方法，国内外学者开展了大量数值模拟. 在简单加载条件下，Garcia等[2]进行了大量的直剪试验模拟，探究颗粒形状对抗剪强度的影响规律. Nouguier-Lehon等[3]对不规则多边形颗粒进行了一系列双轴压缩数值试验，结果表明随颗粒长径比的增加，试样达到临界状态所需的应变逐渐增加. 吴越等[4]采用几种不同的制样方式，研究了初始各向异性程度对剪胀性及临界状态的影响规律. 蒋明镜等[5]分析了颗粒排列方向对试样变形和强度的影响，发现随着沉积角的增加，试样的剪胀程度逐渐减弱，残余内摩擦角逐渐减小. 在复杂加载条件下，刘洋等[6-7]使用颗粒流软件PFC2D开展循环加载试验，分析了松砂和密砂的颗粒配位数、粒间接触力等细观物理量在渐进破坏中的演化规律. 周健等[8]分析了细观组构变化对宏观力学响应的影响，探究了砂土液化的细观机制. Sazzad等[9]发现，颗粒间摩擦角的取值越大，循环加载时应力- 应变滞回圈……