中主应力对冻结砂土强度特性影响机理研究

冻结砂土; 真三轴试验; 中主应力; 强度影响机理; PFC3D;
["黄坤","蔡国军","姜云瀚","沈华章"] 2025-01-17 期刊论文
根据冻结壁的实际受力状态,开展不同初始条件下的冻土真三轴试验,分析中主应力系数(b)对冻结砂土强度和变形特性的影响规律;借助PFC3D数值模拟软件,研究颗粒间的法向接触力大小和分布规律,弥补了室内试验无法直接观察试件内部颗粒间相互作用力分布的不足,为揭示中主应力系数对冻结砂土的强度影响机理提供细观层面上的数据支撑。试验结果表明:当中主应力逐步接近大主应力时,各主应力方向呈现出不同的破坏模式;冻结砂土在中主应力方向的变形由膨胀向压缩转变,该方向的纵波波速先增大后减小;小主应力方向的膨胀变形显著增大,且纵波波速逐步减小;基于应力叠加原理和泊松效应分析了冻结砂土在水平方向的变形差异机制;数值模拟得到的理论曲线与试验应力-应变曲线基本符合,数值模拟所得破坏形态也与室内试验基本一致;随着b值的增大,中主应力方向的法向接触力逐步增大,而小主应力方向略微减小;冻结砂土在不同小主应力、负温、含水率条件下的强度均呈现先增大后减小的变化趋势,当b=0.5~0.6时达到峰值;融合应力-应变曲线、破坏形态、纵波波速、力链分布特征等多源信息揭示了中主应力对冻结砂土的强度影响机理。
来源平台:工程力学