单调荷载下砂土变形过程数值模拟及细观机制研究

刘 洋; 吴顺川; 周 健

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单调荷载下砂土变形过程数值模拟及细观机制研究

基础理论与实验研究 | 更新时间：2026-06-25

- 单调荷载下砂土变形过程数值模拟及细观机制研究
- Numerical simulation of sand deformation under monotonic loading and mesomechanical analysis
- 岩土力学 2008年29卷第12期
- 作者机构：
  
  1. 北京科技大学土木与环境工程学院土木系,北京,100083
  2. 同济大学地下建筑与工程系,上海,200092
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：
  中图分类号： TU441
- 网络首发：2013-08-11，
  
  纸质出版：2008
- 稿件说明：
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刘洋, 吴顺川, 周健. 单调荷载下砂土变形过程数值模拟及细观机制研究[J]. 岩土力学, 2008,29(12).

LIU Yang, WU Shun-chuan, ZHOU Jian. Numerical simulation of sand deformation under monotonic loading and mesomechanical analysis[J]. 2008, 29(12).
刘洋, 吴顺川, 周健. 单调荷载下砂土变形过程数值模拟及细观机制研究[J]. 岩土力学, 2008,29(12). DOI：

LIU Yang, WU Shun-chuan, ZHOU Jian. Numerical simulation of sand deformation under monotonic loading and mesomechanical analysis[J]. 2008, 29(12). DOI：

摘要

采用离散单元法的颗粒流理论，模拟了松砂和密砂在单调荷载作用下的变形过程，研究了砂土渐进破坏过程中的宏观力学行为和细观组构参量的演化规律。采用PFC的FISH语言开发了细观组构统计程序，通过记录加载不同时刻试样的细观参量，如配位数、接触法向分布、粒间法向接触力、切向接触力等的演化，分析了砂土变形过程中细观组构变化与宏观力学响应之间的内在联系。应用表征上述量的组构参数研究了砂土的诱发各向异性，探讨了松砂剪缩、密砂剪胀的细观机制。研究成果对于揭示砂土变形的细观机制以及建立砂土的细观力学模型具有重要意义。

Abstract

Based on the biaxial test by PFC2D

the behavior of sand with different densities under monotonic loading is simulated by discrete element method. The evolution law of macromechanism behaviors and mesofabric parameters is studied during sand soil progressive failure process. A statistic code is developed by fish language in PFC to study the evolution of microscopic fabric parameters including coordination number distribution

contact normal

normal contact force and shear contact force. The relationship between mesoparameters and macromechanical response can be achieved. The mechanism of induced anisotropy

compaction of loose sand and dilatancy of dense sand are discussed by using the mesofabric parameters. The results are valuable for the studying of mesomechanism of sand deformation and the construction of mesomodel for sand.

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