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D0I;10. 13379/j. issn. 1003-8825. 2018. 05. 08
路基工程 Subgrade Engineering
（00）80元
颗粒长短轴比对饱和砂土液化影响的离散元分析
张昭，魏星，王刚？
（1.西南交通大学土木工程学院，成都610031；2.重庆大学土木工程学院，重庆400045）
摘要：运用基于离散元方法的颗粒流软件(PFC)进行了不同长短轴比颗粒组成的饱和砂土试样在不排水条件下的循环剪切试验模拟，研究了颗粒长短轴比对砂土液化的影响。结果表明：颗粒长短轴比通过影响砂土试样的接触数量，进而影响砂土的抗液化强度与液化前后应变幅值，并且这种影响具有区间效应，长短轴比值为1.6时颗粒接触数量最大，抗液化强度最高，剪应变幅值最小。
关键词：颗粒流方法；长短轴比；砂土液化；配位数；液化后大变形
中图分类号：TU195.*2
0引言
文献标志码：A
砂土作为离散颗粒材料使得传统的连续介质力学模型在这一领域已经不再适用，而离散元方法作为一种能够反映非连续介质力学特性的方法，在研究砂土这一离散颗粒材料的力学特性方面具有巨大的优势。PFC正是一款基于离散元方法的数值模拟软件一以刚性的圆盘形颗粒或球形颗粒作为基本单元，对于模拟离散状土体颗粒的力学性质并从细观上分析其力学机理尤为适用。众多学者也使用颗粒流方法在砂土液化方面取得了一系列研究成果【1-3]。
目前，对于砂土液化方面的研究还局限于纯圆颗粒范畴。但考虑到实际砂土通常并非圆形，而是以椭圆形或长条形出现。因此，若仍以纯圆颗粒构成的数值试样对实际砂土进行理想化的模拟，难免有失偏颇，研究结果对实际工程中液化问题的参考价值将极其有限。
本文采用PFC提供的clump功能制备的椭圆形颗粒较之传统的纯圆颗粒能够更为准确合理地模拟实际砂土外形特征4)，使用同种特定形状颗粒组成的数值试样是传统室内试验无法实现的。在此基础上，利用椭圆颗粒试样进行不排水动三轴试验模拟，以期揭示颗粒形状对砂土液化前后受力特性的影响
收稿日期：2018-01-23
基金项目：国家自然科学基金（41602286）
作者简介：张昭（1992-），男，四川成都人。硕士研究生，主要
从事砂土液化方面的研究工作。E-mail；thangzhaozm@ 163.com。
文章编号：10038825(2018)05-0040-05 以及其细观机理。
1数值模拟 1.1
基本假定
本文所采用的颗粒流方法在模拟过程中作了如下假设：
（1）颗粒单元为刚性体，不会发生变形。（2）颗粒间接触均为点接触。
（3）接触均为柔性接触，接触处允许有重叠量。（4）重叠量大小与接触力大小正相关，与颗粒
大小相比，重叠量很小。 1.2建立模型
基于离散元方法的颗粒流软件建立模型，对不同颗粒比组成的饱和砂土试样进行在不排水条件下的循环剪切试验的模拟，其数值模型，见图1。
（a）纯图颗粒
（b）稿圆颗粒（3个纯圆颗粒组成）图1数值模型
1.3模拟试样制备
1.3.1纯圆颗粒试样制备
制备初始砂土颗粒试样方法：
（1）生成四面墙体围成一个较大区域，在该区域中按照事先确定的颗粒级配生成松散圆形颗粒，