考虑胶结厚度影响的结构性砂土三维胶结接触模型

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1、第35卷增刊2岩土工程学报V01．35Supp．22013年10月ChineseJournalofGeotechnicalEngineeringOct．2013考虑胶结厚度影响的结构性砂土三维胶结接触模型蒋明镜1’2，张伏光1’2(1．同济大学地下建筑与工程系，上海200092i2．同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海200092)摘要：旨在提出考虑胶结厚度影响的三维胶结接触模型，并用于结构性砂土宏观力学特性的离散元模拟。首先，结合结构性砂土内胶结物质的力学性质与存在形式，通过简化水泥胶结

2、铝棒接触力学特性的实测结果，提炼出用于模拟结构性砂土颗粒间胶结作用的三维胶结接触模型；其次，将该胶结模型植入三维离散元商业软件PFC3D，进行拉伸、压缩以及剪切试验的双球验证；最后，使用PFC3D对2％水泥含量的胶结砂土在不同围压条件下的三轴压缩试验进行模拟。结果表明：引入胶结接触模型的离散元数值试验可以较好地反映室内试验中胶结砂土的宏观力学特性。关键词：结构性砂土；胶结接触模型；胶结厚度；离散元中图分类号：TU444文献标识码：A文章编号：1000—4548(2013)$2—0001—09作者简

3、介：蒋明镜(1965一)，男，教授，国家杰出青年基金获得者，博士生导师，主要从事天然结构性黏土、砂土、非饱和土、太空土和深海能源土宏观微观试验、本构模型和数值分析研究。E-mail：mingjing．jiang@tongji。edu．erl。3-DbondcontactmodelforstructuredsandconsideringinfluenceofbondthicknessJI川NGMing-jin91’2，ZH√蝌GFu-guangb‘(1．DepartmentofGeotechnica

4、lEngineering，Ton商iUniversity,Shanghai200092，China；2．KeyLaboratoryofGeotechnicalandUndergroundEngineedngofMinistryofEducation,TongjiUniversity,Shanghai200092，China)Abstract：A3-Dbondcontactmodelforbettersimulatingthemacroscopicmechanicalbehaviorsofstruc

5、turedsandconsideringtheinfluenceofbondthicknessisproposed。First,accordingtothemechanicalbehaviorsandexistenceconditionsofbondmaterials，thismodelisestablishedbysimplifyingthecontactbehaviorsoftwoaluminumrodsgluedtogetherbycement，Second，thebondcontactmo

6、delisimplementedintotlle3一DDEMsoftware(PFC3D)，andverifiedbysimulatingtension，compressionandsheartests011twosphericalballs．Finally,aseriesoftriaxialcompressiontestsareperformed011simulatedspecimenswithcementcontentof2％underthreeconfiningpressures．andth

7、eDEMresultsarecomparedandanalyzed．TheresultsshowthattheDEMtestsemployingthebondcontactmodelcanwellcapturethemacroscopicmechanicalbehaviorsofcementedsandsinlaboratorytests．Keywords：structuredsand；bondcontactmodel；bondthickness；DEM0引言在加载条件下，结构性砂土内部微观信息的

8、定量获取由于结构性的存在，天然砂土的力学特性与重塑是目前室内试验研究的技术难点。砂土截然不同Il。】。天然砂土的宏观力学特性不仅取决采用离散元法对室内试验进行数值模拟是研究结于密度与应力历史，还取决于颗粒间胶结物质的力学构性砂土特性的有效方法。建立合理的颗粒间胶结接特性。沈珠江【4】认为，土体结构性是21世纪土力学的触模型，是采用离散元法研究结构性砂土的关键。蒋核心问题。明镜等通过向标准接触模型【．7】中引入刚塑性胶结元件早期学者【l—J对天然砂土试样进行室内力学试验提出了简单胶结