岩土力学 2017, 38(12) 3619-3626 DOI:     ISSN: 1000-7598 CN: 42-1199/O3

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砂土组构
正交各向异性
细观结构
定量分析
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砂土正交组构幅值参量的定量分析
李学丰1, 2,何玉琪1, 2,刘金锋2,何维刚3
1. 宁夏大学 物理与电子电气工程学院,宁夏 银川 750021;2. 宁夏大学 固体力学研究所, 宁夏 银川 750021; 3. 宁夏艾依河管理局,宁夏 银川 750001
摘要: 基于砂土细观组构描述理论,定义了新的正交各向异性幅值参量,用Toyoura砂细观试验做验证分析。非球形颗粒随机空间排列自然形成了砂土的正交各向异性,用两个独立变化的角度定量描述颗粒长轴在3个正交面上的方向分量,基于非球形颗粒随机排列的组构描述理论,分别定义了3个正交面上各向异性幅值参量的表达式。该表达式用数学概率统计的方法, 将颗粒的离散特性转化为组构在平面上的可测参量,随着细观颗粒几何、物理特性的变化,3个表达式可以用于描述材料的各向同性、横观各向同性和正交各向异性。Toyoura砂细观试验分析表明,3个幅值参量能较好地反映3个正交面上幅值参量的变化规律,可为砂土细观组构的定量检测提供更为灵活的方法,而且3个各向异性都具有清晰物理意义。
关键词 砂土组构   正交各向异性   细观结构   定量分析  
Quantitative analysis of amplitude parameters for orthotropic fabric sand
LI Xue-feng1, 2, HE Yu-qi1, 2, LIU Jin-feng 2, HE Wei-gang3
1. School of Physics and Electronic-Electrical Engineering, Ningxia University, Yinchuan, Ningxia 750021, China; 2. Solid Mechanics Institute, Ningxia University, Yinchuan, Ningxia 750021, China; 3. Ningxia Aiyi River Affairs Office, Yinchuan, Ningxia 750001, China
Abstract: The novel amplitude parameters are proposed based on mecroscopic theory for orthotropic sand fabric, the comparative analysis is presented between the magnitude and mecroscopic test results of Toyoura sand. The random arrangement of non-spherical particles naturally forms orthotropic fabric of sand, and the three-dimensional component of its referred orientation are described with two independent angles. Based on the fabric theory of non-spherical particles randomly arranged of sand, the novel amplitude parameters of anisotropic sand on three orthogonal planes are defined. The expressions of the novel amplitude parameters are defined with the mathematical probability statistical methods, the fabric characteristics of discrete particles become the measured parameters in the plane. With the changes of the physical characteristics and geometry of microscopic particles, the amplitude parameters can be used to describe the isotropy, transversely isotropy and orthogonal anisotropy of material. Verification analysis with mecroscopic tests for Toyoura sand shows that the three amplitude parameters can describe the properties in orthogonal plane, the extensive quantitative methods of mecroscopic fabric which own a clear physical meaning are provided.
Keywords: sand fabric   orthogonal anisotropy   microstructure   quantitative analysis  
收稿日期 2015-12-07 修回日期  网络版发布日期  
DOI:
基金项目:

国家重点研发计划项目(No.2017YFC0504400,No.2017YFC0504404);国家自然科学基金项目(No.5168050,No.51669027)。

通讯作者:
作者简介: 李学丰,男,1976年生,博士,教授,主要从事环境岩土工程及岩土本构模型方面的研究工作。
作者Email: lixuefeng1928@163.com

参考文献:
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