粒间吸引力对非饱和土变形及强度的影响分析

基于球形颗粒理想化最松散堆积模型,研究了弹性条件下外加静水压力和粒间吸引力对非饱和土变形和强度的不同影响.研究表明,对于变形问题,外加静水压力引起的变形包括颗粒缺位体积和弹性变形2部分;粒间吸引力引起的变形只包括颗粒的弹性变形.因此,在粒间吸引力作用下土体的体变要大大小于等值外加静水压力作用下产生的体变.对于强度问题,主要研究了摩擦力和咬合力.对于前者,2种加荷方式都有作用,但外加静水压力的作用要大于粒间吸引力的作用;对于后者,外加静水压力有增强作用而粒间吸引力则没有.

基于柔性边界的非饱和土三轴试验及离散元分析

非饱和土三轴试验的离散元模拟,对于从细观角度揭示其力学特性至关重要,但目前研究多采用刚性边界条件.使用黏结球颗粒代替橡胶膜,实现围压柔性加载.在此基础上,提出非饱和土三轴数值试验模拟流程,并进行不同围压下的三轴数值试验.从宏观破坏形态和细观剪切带、配位数、接触力等方面研究不同围压下非饱和土的力学特征.结果表明:非饱和土力学特性受围压影响较大,峰值应力和弹性模量随围压增大而增大,围压越大,剪胀性越小;试样主要表现为鼓胀破坏,破坏后剪切带在形态上呈对称的“X”形,剪切带的形成开始于颗粒的转动,到达峰值应力时,内部转动颗粒发生贯通,剪切带基本成型,围压越大,剪切带上转动颗粒数目和转动角度越小;配位数先增加后减少,与体应变变化趋势一致,且随围压增大而增大;剪切使法向接触力概率密度函数峰值左移,并且使法向接触力不均匀性增大,围压越大,法向接触力分布越均匀.该研究成果可为从细观认识非饱和土的力学行为提供途径.