基于PFC3D的砂土直剪模拟及宏细观分析

来源：计算力学学报杂志2019年第6期北京时间：

作者：杨升,李晓庆

单位：新疆农业大学 水利与土木工程学院, 乌鲁木齐 830052,新疆农业大学 水利与土木工程学院, 乌鲁木齐 830052

摘要：为能更好地分析砂土在剪切过程中的体积变化及力学行为，通过PFC3D颗粒流程序，按照室内实际级配建立数值试样，进行了不同垂直压力下的砂土直剪试验模拟，并将模拟结果与室内试验结果进行了对比；研究了砂土在剪切过程中的体积变化，并用两种方法分析了砂土剪切带的演变过程；从细观角度对试样颗粒的速度场及力链网络的发展变化进行了分析研究。结果表明，数值模拟结果与室内试验结果基本一致，砂土的体积变化表现为先剪缩后剪胀，剪胀量与垂直压力成反比；剪切带厚度约为11~12倍d50，在剪切带内颗粒的位移和欧拉角变化较大；试样内部强力链的演变较为明显，力链网络对外荷载变化的敏感性很高；剪切过程中上盒颗粒速度场方向的变化能够较好地解释砂土产生的剪胀现象。

关键词：直剪试验,数值模拟,颗粒流,离散元,剪切带,

基金资助：国家自然科学基金（41262012）；新疆维吾尔自治区自然科学基金面上项目（2013211A027）资助项目.