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砂-结构接触面直接剪切的物理试验与数值模拟
  • ISSN号:1000-1964
  • 期刊名称:《中国矿业大学学报》
  • 时间:0
  • 分类:TU43[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1]中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州221008, [2]徐州工程学院土木工程学院,江苏徐州221000, [3]中国建筑西南勘察设计研究院有限公司,四川成都610052
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(50974117); 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室开放基金项目(SKLGDUEK1109)
中文摘要:

利用DRS-1型超高压直残剪试验系统以及颗粒流软件PFC2D,对砂与地下结构的接触面分别进行了直接剪切物理试验与数值模拟,获得了砂与地下结构接触面力学特性的宏观表象及内在机理.结果表明:砂与地下结构接触面的剪切应力-剪切位移曲线随法向应力的增加,其应变软化特性逐渐减弱而硬化特性逐渐增强.在一定法向应力条件下,随着结构面粗糙程度的增加,应变软化特性增强,且达到峰值剪应力所需要的剪切位移逐渐减小;随着法向应力的增加,结构面粗糙度对接触面力学特性的影响程度降低.在一定的法向应力条件下,对同一结构面,接触面的剪切强度符合摩尔-库伦强度准则;不考虑颗粒破碎时,颗粒的"剪胀"是引起砂-结构接触面剪切强度变化的主要原因之一;当相对粗糙度R较小时,结构面的存在所引起的剪胀量较小,接触面的峰值剪应力较小;随着R增大,颗粒受结构面的约束,引起的剪胀量变大,峰值剪应力增加;当R增大到一定程度时,结构面对颗粒运动的约束作用所引起的试样剪胀量变小,峰值剪应力亦随之降低.

英文摘要:

The physical experiment and numerical simulation of sand-structure interface direct shear were conducted by using DRS-1high normal stress residual shear apparatus and PFC2D(Particle Flow Code in 2Dimensions)software.The macroscopic representation and inherent mechanism of the mechanical properties of sand-structure interface were obtained.The results show that the strain softening weakens and strain hardening heightens as the roughness increasing under certain normal stress.At same time,the shear displacement corresponding to the peak shear stress reduces gradually.The influence of surface roughness reduces as normal stress increaseing.For the same structure,shear strength at the sand-structure interface meets Mohr-Coulomb criterion.In a certain normal stress conditions,soil particles shear dilation is one of the main reasons which cause the shear strength of the sand-structure interface to changewithout considering the particle breakage.When the relative roughness R(which is defined as the ratio of peak-valley distance to average particle size,R=H/d50)is smaller,soil particles shear dilation caused by interface constraint and the peak shear stress are all smaller.Both soil particles shear dilation caused by interface constraint and the peak shear stress increase as the relative roughness Rincreasing.When Rincreases to a certain degree,soil particles shear dilation caused by interface constraint becomes small.So the peak shear stress reduces too.

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期刊信息
  • 《中国矿业大学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中华人民共和国教育部
  • 主办单位:中国矿业大学
  • 主编:骆振福
  • 地址:江苏省徐州市中国矿业大学学报编辑部
  • 邮编:221008
  • 邮箱:journal@cumt.edu.cn
  • 电话:0516-83995103 83995113 83995897
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-1964
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1152/TD
  • 邮发代号:28-73
  • 获奖情况:
  • 1999年在全国优秀高校自然科学学报及教育部优秀期...,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:26420