常偏应力剪切条件下砂土失稳模式的离散元模拟

松砂在不排水条件下会发生分散性的液化失稳,失稳点在破坏线内。近年来的研究表明,砂土在完全排水条件下也会发生分散性失稳,可用常偏应力剪切(CSD)试验来研究。在CSD试验中,控制偏应力的误差是得出正确结果的关键。采用离散元数值方法模拟了砂土试样在不同剪应力水平下的CSD试验,实现了偏应力的较精准控制。根据模拟结果,采用Hill的二阶功准则,结合失稳时的应力与变形特征,详细分析了CSD试验中发生的Ⅰ型和Ⅱ型两种失稳模式,讨论了在CSD加载路径下初始孔隙比和剪应力水平对砂土失稳的影响。模拟结果表明,松散试样发生了Ⅰ型失稳,而密实试样发生了Ⅱ型失稳,且初始孔隙比越大越易失稳;剪应力水平越高,失稳发生的越快。结合三轴不排水和排水剪切模拟结果,讨论了失稳线(IL)斜率与初始孔隙比之间的关系,并将模拟结果与室内多种砂的试验结果进行了比较分析,进一步提出了砂土失稳的排水与不排水统一分析方法。