›› 2013, Vol. 34 ›› Issue (11): 3299-3305.

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

陇西黄土三轴剪切过程微观变化研究

李识博1,王常明1,马建全2,王钢城1   

  1. 1. 吉林大学 建设工程学院,长春 130026;2. 西安科技大学 地质与环境学院,西安 710054
  • 收稿日期:2013-05-30 出版日期:2013-11-09 发布日期:2013-11-11
  • 作者简介:李识博,女,1987年生,博士研究生,主要从事工程地质及岩土工程研究。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金面上项目(No. 41072191);国家自然科学基金重点项目(No. 41130753)。

Microscopic changes of Longxi loess during triaxial shear process

LI Shi-bo1,WANG Chang-ming1,MA Jian-quan2,WANG Gang-cheng1   

  1. 1. College of Construction Engineering, Jilin University, Changchun 130026, China; 2. College of Geology and Environment, Xi’an University of Science and Technology, Xi’an 710054, China
  • Received:2013-05-30 Online:2013-11-09 Published:2013-11-11

摘要: 为了解黄土三轴剪切过程中的微观变化,采用PFC3D建立黄土三轴试验模型,模拟围压分别为0、50、150、300 kPa的三轴剪切试验,并与室内试验进行对比分析。分析结果表明:PFC3D能够较好地模拟出不同围压下从开始到破坏到残余变形整个过程中应力-应变的变化规律,且位移场及接触应力场的变化规律与室内三轴试验宏观现象较一致;发现弹性模量、泊松比及峰值强度与数值模型中微观参数有着密切的联系,如法向刚度kn控制试样宏观弹性模量,kn /ks值控制泊松比,摩擦系数控制峰值强度;通过体应变-轴向应变曲线发现,随着围压的增加应变能增大,试样呈现出由体积膨胀到体积减缩的变化规律。其研究结果为进一步探究黄土的应力-应变性状及抗剪强度特性提供参考。

关键词: 黄土, 三轴试验, 颗粒流, 微观变形

Abstract: In order to research microscopic changes of loess during triaxial shear process, the loess triaxial test model is established with PFC3D (particle flow code in 3 dimensions) software. And the triaxial shear tests are simulated under different confining pressures of 0 kPa, 50 kPa, 150 kPa and 300 kPa. Compared with the results of laboratory triaxial shear tests, the microscopic changes of particles from the beginning then to the peak and at last to the residual deformation of the stress-strain curve are simulated by PFC3D. And the variations of displacement field and contact stress field are more consistent with the macroscopic phenomena of laboratory triaxial tests. The researches indicate that some closely links are existed between the macroscopic parameters (elastic modulus, Poisson's ratio, peak strength) of laboratory model and microscopic parameters (normal stiffness, shear stiffness, friction coefficient) of numerical model. For example, the elastic modulus is controlled by the normal stiffness; the Poisson’s ratio is controlled by the ratio of normal stiffness and shear stiffness; the friction coefficient impacts on the peak strength of stress-strain curve. With the increase of confining pressure, strain energy increases and volume changes in expansion-to-reduction trend. The research result can provide some references for further study of stress-strain behavior and shear strength characteristics of loess.

Key words: loess, triaxial tests, particle flow, microscopic deformation

中图分类号: 

  • TU 411
[1] 方瑾瑾, 冯以鑫, 王立平, 余永强, . 真三轴条件下非饱和黄土的有效应力屈服特性[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 492-500.
[2] 梁珂, 陈国兴, 刘抗, 王彦臻, . 饱和珊瑚砂最大动剪切模量的 循环加载衰退特性及预测模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 601-611.
[3] 梁珂, 何杨, 陈国兴, . 南沙珊瑚砂的动剪切模量和阻尼比特性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 23-31.
[4] 夏 坤, 董林, 蒲小武, 李璐, . 黄土塬地震动响应特征分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 295-304.
[5] 周家作, 韦昌富, 魏厚振, 杨周洁, 李力昕, 李彦龙, 丁根荣, . 多功能水合物沉积物三轴试验系统的研制与应用[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 342-352.
[6] 何鹏飞, 马巍, 穆彦虎, 黄永庭, 董建华, . 黄土−砂浆块界面剪切特性试验及本构模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 82-90.
[7] 刘华, 张硕成, 牛富俊, 邵珠山, 牛泽林, 鲁洁, . 酸碱污染Q3黄土的一维压缩特征试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 210-216.
[8] 高运昌, 高盟, 尹诗, . 聚氨酯固化海砂的静力特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 231-236.
[9] 孔亮, 刘文卓, 袁庆盟, 董彤, . 常剪应力路径下含气砂土的三轴试验[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3319-3326.
[10] 陈宇龙, 内村太郎, . 基于弹性波波速的降雨型滑坡预警系统[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3373-3386.
[11] 陈永青, 文畅平, 方炫强, . 生物酶改良膨胀土的修正殷宗泽模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(9): 3515-3523.
[12] 朱彦鹏, 杜晓启, 杨校辉, 栗慧王君, . 挤密桩处理大厚度自重湿陷性黄土地区综合 管廊地基及其工后浸水试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2914-2924.
[13] 丁艳辉, 张丙印, 钱晓翔, 殷 殷, 孙 逊. 堆石料湿化变形特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2975-2981.
[14] 冯君, 王洋, 吴红刚, 赖冰, 谢先当, . 玄武岩纤维复合材料土层锚杆抗拔性能 现场试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2563-2573.
[15] 孔宪京, 宁凡伟, 刘京茂, 邹德高, 周晨光, . 应力路径和干湿状态对堆石料颗粒破碎的影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2059-2065.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 李英勇,张顶立,张宏博,宋修广. 边坡加固中预应力锚索失效机制与失效效应研究[J]. , 2010, 31(1): 144 -150 .
[2] 李 晶,缪林昌,钟建驰,冯兆祥. EPS颗粒混合轻质土反复荷载下变形和阻尼特性[J]. , 2010, 31(6): 1769 -1775 .
[3] 梁健伟,房营光,谷任国. 极细颗粒黏土渗流的微电场效应分析[J]. , 2010, 31(10): 3043 -3050 .
[4] 王丽艳,姜朋明,刘汉龙. 砂性地基中防波堤地震残余变形机制分析与液化度预测法[J]. , 2010, 31(11): 3556 -3562 .
[5] 李秀珍,王成华,邓宏艳. DDA法和Fisher判别法在潜在滑坡判识中的应用比较[J]. , 2011, 32(1): 186 -192 .
[6] 孔祥兴,夏才初,仇玉良,张丽英,龚建伍. 平行小净距盾构与CRD法黄土地铁隧道施工力学研究[J]. , 2011, 32(2): 516 -524 .
[7] 吉武军. 黄土隧道工程问题调查分析[J]. , 2009, 30(S2): 387 -390 .
[8] 陈力华 ,林 志 ,李星平. 公路隧道中系统锚杆的功效研究[J]. , 2011, 32(6): 1843 -1848 .
[9] 赵明华,雷 勇,张 锐. 岩溶区桩基冲切破坏模式及安全厚度研究[J]. , 2012, 33(2): 524 -530 .
[10] 马 刚 ,常晓林 ,周 伟 ,周创兵 . 基于Cosserat理论的重力坝深层抗滑稳定分析[J]. , 2012, 33(5): 1505 -1512 .