饱和砂土的三剪弹塑性边界面模型研究(三)——PFC3D数值试验验证

为进一步验证所提饱和砂土三剪弹塑性边界面本构模型的适用性,以南昌地区饱和砂土为研究对象,利用PFC3D颗粒流建立了单调及循环荷载作用下不同含泥量饱和砂土外裹柔性膜的常规三轴和真三轴数值试验模型。常规三轴条件下的室内试验、PFC3D模拟及理论模型间的结果对比验证了3者之间在固结排水时土的偏应力与轴向应变、轴向应变与体应变,以及固结不排水时土的偏应力与轴向应变、轴向应变与孔隙水压力之间的关系均具有较好的一致性,达到了可以进行数值试验的程度,表明所建PFC3D模型可以代替各种复杂加载条件下的饱和砂土室内试验。另外,将PFC3D真三轴固结不排水数值试验和理论模型间的结果作了对比,研究了不同含泥量饱和砂土的中间主应力影响问题。其中,在静真三轴固结不排水条件下,单调荷载下的PFC3D模拟与中间主应力影响系数b=0.5时的理论曲线整体吻合均较好,其曲线误差在轴向变形前期基本保持5%以内;在后续的动真三轴边界面理论模型验证时,循环荷载下的理论模型计算均采用了b=0.5。在动真三轴固结不排水条件下,PFC3D数值模拟和理论计算结果在应力-应变、循环次数-孔隙水压力关系曲线也比较吻合,含泥量越多应变发展速度越快、动剪切模量更小、滞回圈面积更大,孔隙水压的振动幅值和绝对值都随之变大。