柔性耦合边界下饱和土不排水三轴试验模拟方法研究

来源：计算力学学报杂志2025年第2期北京时间：

作者：张杰,聂如松,谭永长,李列列

单位：中南大学 土木工程学院, 长沙 410075,中南大学 土木工程学院, 长沙 410075,中南大学 重载铁路工程结构教育部重点实验室, 长沙 410075,中南大学 土木工程学院, 长沙 410075,华北水利水电大学 土木与交通学院, 郑州 450045

摘要：针对目前离散元(DEM)中柔性耦合边界无法模拟不排水三轴试验的现状,将流体耦合算法(CFM)与柔性耦合边界构建方法结合起来,从而将柔性耦合边界扩展到不排水三轴试验模拟中。首先,通过CFM与DEM耦合实现了刚性边界下饱和土的固结不排水(CU)三轴试验模拟,将结果与常体积法(CVM)进行对比,验证了CFM-DEM耦合的可靠性。其次,进行了柔性耦合边界下饱和土的CU三轴试验模拟,将其与刚性边界下的模拟结果进行对比,证明了柔性耦合边界的优势。最后,采用基于柔性耦合边界的CFM-DEM模型进一步模拟了不同初始孔隙率饱和土试样的CU三轴试验,研究了不同初始孔隙率试样的不排水剪切特性,结果表明提出的模拟方法可以重现室内试验中孔隙率造成的试样应力路径的转变,初步证明所提方法的有效性。该方法为进一步从细观角度认识饱和土的不排水剪切特性提供基础。

关键词：离散元模拟,柔性耦合边界,固结不排水三轴,流体耦合算法,饱和土,

基金资助：国家自然科学基金(51878666)资助项目.