基于细观统计的各向异性砂土摩擦特性与破坏机制研究

发布时间：2018-01-13 02:30

  本文关键词：基于细观统计的各向异性砂土摩擦特性与破坏机制研究　出处：《岩石力学与工程学报》2014年S1期 　论文类型：期刊论文

  更多相关文章： 土力学 各向异性 细观统计 沉积倾角 抗剪承载系数 整体稳定性 改进的直剪实验

【摘要】：应用细观统计的方法,从细观颗粒层面对砂土各向异性产生的机制进行研究,分析沉积倾角对砂土宏观摩擦特性与抗剪强度的影响,在此基础上对影响各向异性砂土摩擦特性和峰值强度的2个细观因素——抗剪承载系数和颗粒整体稳定性进行研究,并借助于"塑性铰 楔块"模型对这2个因素的具体作用机制进行分析,得到基于细观统计方法的各向异性砂土峰值内摩擦角的计算方法。最后利用改进的直剪实验对结果进行验证,研究结果表明:(1)土体内部颗粒定向排列是引起各向异性的主要因素,原生各向异性与次生各向异性产生的细观机制基本相同;(2)沉积倾角对剪切面上颗粒方向角的分布规律具有较大影响,并对土体宏观力学特性产生影响;(3)砂土承载力主要受颗粒方向角分布规律、颗粒整体稳定性和颗粒表面摩擦特性3个因素的影响,三者作用结果的叠加为最终土体强度,可进行量化计算。
[Abstract]:In this paper, the mechanism of anisotropy of sandy soil is studied by means of meso-statistical method, and the influence of dip angle on the macroscopic friction characteristics and shear strength of sandy soil is analyzed. On this basis, two meso-factors affecting the friction characteristics and peak strength of anisotropic sand, shear bearing coefficient and overall stability of particles, are studied. The mechanism of these two factors is analyzed by means of the "plastic hinge wedge block" model. The calculation method of peak internal friction angle of anisotropic sand is obtained based on meso-statistical method. Finally, the improved direct shear experiment is used to verify the results. The results show that particle orientation is the main cause of anisotropy, and the meso-mechanism of primary anisotropy is basically the same as that of secondary anisotropy. (2) the dip angle of sediment has great influence on the distribution of the direction angle of grain on the shear surface, and also on the macroscopic mechanical properties of soil. (3) the bearing capacity of sand is mainly affected by three factors: the distribution of grain direction angle, the overall stability of particles and the friction characteristics of grain surface. The superposition of the three action results is the ultimate soil strength, which can be calculated quantitatively.
【作者单位】： 北京交通大学城市地下工程教育部重点实验室;
【基金】：国家重点基础研究发展计划(973)项目(2010CB732102) 国家自然科学青年基金资助项目(51108020) 博士创新基金资助项目(2013yjs055)
【分类号】：TU441
【正文快照】： 1引言天然沉积砂土具有各向异性早已为人们所熟知,通常将土的各向异性分为原生各向异性与次生各向异性。原生各向异性与沉积过程中土体颗粒扁平面的取向有关[1];次生各向异性则是由于应力状态的改变,导致土体不同方位力学特性和参数的改变[2]。针对这2种各向异性的差别和联系

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