等吸力下非饱和重塑土三轴剪切试验离散元数值模拟

摘要

非饱和土因毛细水产生的吸力而具有比饱和土高的抗剪强度,本文应用三维离散元法从宏微观角度研究吸力对非饱和土强度的影响.首先应用分层欠压法生成固定孔隙比的长方体试样(长∶宽∶高=1∶1∶2),然后在不同围压下固结.其次基于蒋明镜等(2004)提出的相似理论,将蒋明镜等(2004)建议的吸力接触模型植入PFC3D中用以计算吸力引起的颗粒间作用力.然后,在等围压和等吸力下,对长方体试样进行三轴剪切试验.测得了剪切过程中,轴向应力、轴向应变、体应变等宏观量和平均配位数、接触组构等微观量,分析了剪切和吸力对宏微观变量的影响.结果表明吸力能提高土的抗剪强度,提高试样的平均配位数；随竖向应力增大,颗粒间接触主方向向竖直方向偏转；相同吸力下,围压越大接触点数越多,毛细水对抗剪强度的贡献越大.