好文推荐第64期 | 一区TOP期刊C&G文章《不同级配粗颗粒土抗液化性能及液化后应变积累的DEM模拟》！

研途星辰 · 公众号 · · 2025-01-10 08:08

正文

1 题目：

DEM simulations of the liquefaction resistance and post-liquefaction strain accumulation of coarse-grained soils with varying gradations

不同级配粗颗粒土抗液化性能及液化后应变积累的DEM模拟

2 摘要：

评估触发潜力和诱导变形对于评估建在粗粒土上或由粗粒土组成的岩土系统的液化至关重要。 使用离散元方法（DEM）模拟了一系列循环等容直接简单剪切（DSS）试验，以研究级配对粗粒土液化前和液化后行为的影响，包括对初始液化的抵抗、剪切应变的累积和结构的演变。 DEM模拟在各向同性固结的立方体试样上进行，这些试样由非球形颗粒组成，均匀系数（CU）范围在1.9到6.4之间。在相似的相对密度下，级配较宽的试样比级配不良的试样具有更低的液化触发抵抗。 然而，在相同的初始状态参数下，级配较宽的试样具有更高的液化触发抵抗。 无论用于比较的状态参数如何，级配较宽的试样在触发后以较小的速率累积剪切应变。 级配较宽的试样中较粗颗粒的存在促进了稳定的堆积和通过形成大量接触而增强的互锁， 这限制了颗粒的运动并产生了较低的液化后应变累积。 相比之下，较细的颗粒对试样整体稳定性的贡献很小。此外，更宽的级配增加了接触力的各向异性，强力的方向与主要主应力方向一致，而弱力提供对屈曲的抵抗。 这些见解有助于更好地理解颗粒土的液化前和液化后触发行为，以及对建在或由粗粒级配土组成的弹性基础设施设计的意义。

3 主要研究：

Fig. 11. Comparison of cyclic strengths at NL of 10 with (a) ξ0 and (b) DR for 100A, 33ABC, and 25ABCD specimens.

Fig. 13. Comparison of MCN with N for (a,b) 100A, (c,d) 33ABC, and (e) 25ABCD specimens. Black dots represent the point of triggering.

4 研究结论：

本研究考察了级配对粗粒土液化和后触发行为的影响。使用循环恒定体积直接简单剪切 DEM 模拟分析了由类似于天然砂的颗粒形状组成的试样的宏观尺度和颗粒水平行为，并且CU介于 1.9 和 6.4 之间。这些仿真提供了有关循环土壤行为各个方面的见解，包括液化触发阻力、触发后应变累积、粒子接触的滑动、粒子连通性以及强力和弱力网络中的各向异性。

宏观尺度结果揭示了级配对相似状态参数或相对密度值下试样循环行为的影响。 结果强调了选择适当的状态参数来捕获渐变效果的重要性，因为根据此选择会出现相互矛盾的趋势。当所有试样在相似的状态参数下进行比较时，广度分级的试样表现出较高的液化触发阻力，而当所有试样在相似的相对密度下进行比较时，低等级试样表现出较高的液化触发阻力。触发后，在相似状态参数或相对密度下，宽等级试样的累积剪切应变的速率小于等级较差的试样。

微观尺度结果表明，