›› 2010, Vol. 31 ›› Issue (10): 3081-3086.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

应力路径对砂土变形特性影响的细观机制研究

迟明杰1, 2,李小军1,赵成刚2,唐 晖1,赵 雷1   

  1. 1.中国地震局工程力学研究所,哈尔滨 150080;2.北京交通大学 土木建筑工程学院,北京 100044
  • 收稿日期:2009-06-03 出版日期:2010-10-10 发布日期:2010-10-14
  • 作者简介:迟明杰,男,1978年生,博士,主要从事土的基本性质及其工程应用以及岩土地震工程的研究。
  • 基金资助:

    国家重点基础研究发展计划(973)项目(No. 2007CB714200);中央级公益性研究所基本科研业务基金(No. 2006A02);中国博士后科学基金(No.20090451030);地震工程与工程振动开放试验室基金(No.2009A05)。

Meso-scale study of effects of stress path on deformation behaviors of sand

CHI Ming-jie 1, 2, LI Xiao-jun1, ZHAO Cheng-gang2, TANG Hui1, ZHAO Lei1   

  1. 1. Institute of Engineering Mechanics, China Earthquake Administration, Harbin 150080, China; 2. School of Civil Engineering and Architecture, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China
  • Received:2009-06-03 Online:2010-10-10 Published:2010-10-14

摘要:

在对已有试验结果进行分析基础上,从细观角度研究了砂土变形机制。通过对简化的颗粒单元体的受力及变形分析,推导了主应力比与 的关系以及孔隙比与 的关系。结果表明,颗粒单元体变形过程中主应力比与孔隙比有着对应的关系,这与“应力路径对塑性体应变的影响主要是由应力比引起的”的试验结论是一致的。从细观角度分析了应力路径(主要是主应力比)影响砂土变形的过程。研究表明,砂土体中存在着大孔隙以及两种基本状态的颗粒单元体结构孔隙,它们是控制砂土变形特性的关键因素,大孔隙受应力路径影响不大,而颗粒单元体结构孔隙则与应力路径密切相关,主要表现为主应力比对塑性体应变的影响;从细观角度分析了峰值应力比与相变应力比的关系,即初始孔隙比越小,相变应力比越低,峰值应力比越高,这与宏观试验结果是一致的。

关键词: 砂土, 应力路径, 应力比, 孔隙比, 细观机制

Abstract:

According to the results of previous tests the mesostructure of sand has been analyzed, which could provide theoretical foundation and further understand the mechanism of deformation characters. The relationship between and the principal stress ratio and also that of the void ratio were put forward through the analysis of the loading and deflection process of the particle unit. The results show that, there is the corresponding relation between the principal stress ratio and the void ratio, which is in accordance with the test result that the effect of stress path on plastic volumetric strain mainly depends on the stress ratio. And then the meso-scale study of evolution process of the pores of sand was made during the increasing of stress ratio. There are two kinds of pores, macro-pore and structural void of particle unit which are the major factors on deformation characters of sand. The macro-pore is independent of stress path, however, the structural void of particle unit which consists of two kinds of basic states depends on stress path (mainly on stress ratio). Finally, the peak stress ratio and phase transformation stress ratio were analyzed from the viewpoint of mesomechanics, As the results that, the smaller the initial void ratio is, the lower the peak stress ratio is; and however, the higher the phase transformation stress ratio is. It is consistent with the experiment observations of sand.

Key words: sand, stress path, stress ratio, void ratio, mesomechanics

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