松砂在循環(huán)荷載作用下力學(xué)特性的試驗研究及離散元模擬.pdf

1、砂土是一種常見的地基土，循環(huán)荷載是常遇的工程荷載情況，研究砂土在循環(huán)荷載作用下的力學(xué)特性具有重要的意義和實際應(yīng)用價值。從本質(zhì)分析，砂土的力學(xué)特征受顆粒細(xì)觀結(jié)構(gòu)及其變化的控制，因此采取宏觀與細(xì)觀結(jié)合的方式來研究循環(huán)荷載作用下砂土的工作性狀和力學(xué)響應(yīng)，具有必要性。本文在前人工作的基礎(chǔ)上，通過室內(nèi)試驗和離散元數(shù)值模擬，從宏觀與細(xì)觀相結(jié)合的角度分析循環(huán)荷載作用下松散砂土的力學(xué)特性。主要工作如下。 首先，采用大尺寸三軸儀，對正常固結(jié)下的松

2、散砂土進(jìn)行了靜載和偏應(yīng)力循環(huán)加載試驗，分析了松散砂土的應(yīng)力一應(yīng)變特征，明確了松散砂土在循環(huán)荷載作用下的蠕變規(guī)律。 其次，運用離散元法，在PFC 2D軟件的基礎(chǔ)上編制了砂土循環(huán)加載模擬的程序，建立了松散砂土的數(shù)值試樣，選擇了合適的計算參數(shù)，修正了孔隙率的計算方法，改進(jìn)了圍壓的加載方式，并進(jìn)行前期調(diào)試工作保證數(shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。 最后，應(yīng)用離散元法模擬，重點考察了偏應(yīng)力幅值、應(yīng)力水平、應(yīng)力路徑和試樣尺寸對松散砂土試樣力學(xué)特

3、性的影響，結(jié)合試樣的局部孔隙率的變化分析了試樣的變形，并通過與室內(nèi)試驗結(jié)果和相關(guān)研究比較，討論了松散砂土在循環(huán)荷載作用下的工作性狀，得到了以下的結(jié)論： 1.靜載試驗中，應(yīng)力穩(wěn)定，砂土發(fā)生蠕變。循環(huán)加載試驗中，偏應(yīng)力幅值增大，砂土的應(yīng)變增大，與離散元數(shù)值模擬的規(guī)律一致。 2.應(yīng)力水平提高，砂土的數(shù)值試樣應(yīng)變增大。 3.在數(shù)值模擬中，應(yīng)力路徑對試樣的力學(xué)特性有影響。在超固結(jié)狀態(tài)下，試樣對荷載的頻率大小比較敏感。