抗转动对散粒介质三轴剪切力学行为的影响机制

doi:10.16285/j.rsm.2024.0210

	抗转动对散粒介质三轴剪切力学行为的影响机制
	金磊 1; 叶阳 2; 王宇 1,3; 李晶晶 1
	2024-09-27
发表期刊	岩土力学
ISSN	1000-7598
卷号	45 期号:12 页码:3779-3790
摘要	颗粒间的抗转动对散粒介质的力学特性有重要影响，但目前对其内在机制的认识还不够充分。本文采用三维离散单元法模拟了散粒介质三轴固结排水剪切试验，分别给出了宏观、微观和细观三个尺度的模拟结果并进行了关联分析，揭示了密实散粒介质荷载传递和变形发展的过程，并探究了抗转动对散粒介质力学行为影响的内在机制。结果表明：在应变硬化阶段，力学配位数降低，组构各向异性增大，成链颗粒数增加，力链变长，力链数减少，平均法向接触力增大，小颗粒簇的数量和体积占比均减小而大颗粒簇的数量和体积占比均增加，故试样在初始弹性压密后即发生剪胀；当三轴剪切荷载增加到一定程度时，力链中颗粒间接触力很大，而力链周围的大颗粒簇体积占比已较高，此时部分力链将发生屈曲或坍塌，组构各向异性降低，成链颗粒数开始减少，力链长度变短，宏观上对应了应变软化；在应变硬化阶段，颗粒间较大的抗转力矩能有效抑制力链中颗粒之间的相对转动且减弱了力链周边大颗粒簇的可变形性，这使得力链的稳定性大大提高，故能有效提高散粒介质的抗剪强度；在应变软化阶段，由于抗转动使得颗粒位置不易及时调整，试样变形将主要集中于力链屈曲或坍塌的局部区域，这些区域内颗粒转动越来越大，且易形成更大的颗粒簇，故此时试样的软化和剪胀更显著，并产生了明显的剪切带。研究加深了对散粒介质复杂力学行为的认识和理解，且可为散粒介质多尺度本构理论研究提供一定的启发。
关键词	散粒介质离散元法抗转动力链颗粒簇
其他关键词	NUMERICAL-SIMULATION ; ROTATION RESISTANCE ; PARTICLE-SHAPE ; FORCE CHAIN ; FAILURE ; IMPACT
DOI	10.16285/j.rsm.2024.0210
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收录类别	北大核心 ; ESCI ; CSCD
语种	中文
资助项目	国家自然科学基金（No.42107175，No.12002121）;湖北省自然科学基金（No.2019CFB199）
WOS研究方向	Engineering
WOS类目	Engineering, Geological
WOS记录号	WOS:001382877500001
出版者	SCIENCE PRESS
原始文献类型	学术期刊
引用统计	被引频次[WOS]：0 [WOS记录] [WOS相关记录]
文献类型	期刊论文
条目标识符	http://ir.library.ouchn.edu.cn/handle/39V7QQFX/171768
专题	国家开放大学江苏分部
通讯作者	王宇
作者单位	1.江苏开放大学建筑工程学院; 2.中国地质大学(武汉)工程学院; 3.南京水利科学研究院
第一作者单位	国家开放大学江苏分部
通讯作者单位	国家开放大学江苏分部
第一作者的第一单位	国家开放大学江苏分部
推荐引用方式 GB/T 7714	金磊,叶阳,王宇,等. 抗转动对散粒介质三轴剪切力学行为的影响机制[J]. 岩土力学,2024,45(12):3779-3790.
APA	金磊,叶阳,王宇,&李晶晶.(2024).抗转动对散粒介质三轴剪切力学行为的影响机制.岩土力学,45(12),3779-3790.
MLA	金磊,et al."抗转动对散粒介质三轴剪切力学行为的影响机制".岩土力学 45.12(2024):3779-3790.