基于离散元分析的各向异性砂土循环荷载下的宏微观液化特性

摘要

利用离散元法分析初始各向异性砂土在非对称循环荷载下的液化行为。通过生成椭球颗粒制备各向异性砂土试样，采用常体积法开展不排水循环三轴剪切模拟，分析循环加载过程中力学配位数、冗余指数和组构各向异性的演化，揭示砂土在微观层面的液化特征。结果表明，离散元模拟有效反映了非对称循环加载条件下密砂更高的抗液化能力。试样在完全液化时，力学配位数和冗余指数分别降至0.35和2.4,这与是否对称循环加载无关。不同加载条件下，颗粒长轴的组构随着循环加载由各向异性向各向同性转变。在应力反转条件下，液化发生后，颗粒长轴组构各向异性迅速减小，同时，接触法向组构发生显著变化并出现方向切换。初始液化均发生在接触法向组构各向异性变量从负值逐渐接近0的过程中。研究结果有助于深入理解液化的微观力学机制，有助于构建复杂加载条件下各向异性砂土循环液化的宏观本构模型。

关键词

各向异性砂土 / 循环加载 / 液化 / 离散单元法(DEM)

基金资助

国家自然科学基金资助项目(42302304; 42025702); 山东省自然科学基金资助项目(ZR2022QD017)