壓-剪復合應力下非球形顆粒材料空心圓柱剪切試驗的離散元模擬

摘要：采用離散元模擬平臺PFC3D構建空心圓柱型數值試樣,分析了壓-剪復合應力條件下非球形顆粒材料數值試樣的宏細觀力學響應,重點探討了顆粒形狀和圍壓對數值試樣初始變形模量、抗剪強度、剪切帶傾角和組構各向異性演化的影響。結果表明:在保持大主應力方向角α=30°不變的單調剪切條件下,數值試樣的初始變形模量能夠反映實際砂土的壓硬性規律,也即初始變形模量隨著圍壓的增大而增大。數值試樣的峰值內摩擦角隨著顆粒長短軸比Se的增大而增大,且隨著圍壓的增大而減小。數值試樣的剪切帶傾角在16°~25°范圍內,且隨著Se的增大,剪切帶傾角越大。無論接觸法向初始各向異性分布如何,隨著剪切荷載的施加,接觸法向各向異性的主方向均逐漸接近大主應力方向,也即試樣發現明顯的應力誘發各向異性,且在低圍壓下這一規律更為顯著。