砂-结构界面剪切机理及细观行为演化研究

作     者：马永明 郭聚坤 王瑞 左珅 李晋 魏道凯 MA Yongming;GUO Jukun;WANG Rui;ZUO Shen;LI Jin;WEI Daokai

作者机构：山东交通学院交通土建工程学院山东济南250357 山东交通职业学院公路与建筑系山东潍坊261206 长安大学公路学院陕西西安710064 宁夏大学土木与水利工程学院宁夏银川750021 

基　　金：山东省自然科学基金青年项目(ZR2020QE257) 山东省交通运输科技项目(2020B23) 山东交通学院研究生科技创新项目(2022YK022) 国家自然科学基金项目(41572275) 

出 版 物：《水利水电技术（中英文）》 (Water Resources and Hydropower Engineering)

年 卷 期：2024年第55卷第7期

页      码：186-196页

摘      要：【目的】粗糙度和粒径是影响砂土地基桩侧摩阻力的关键因素,探究其对界面宏观力学特性和细观剪切机理的影响具有重要意义。【方法】利用改进的直剪设备,研究了考虑结构物表面纹理宽度与颗粒粒径影响的钢-砂界面宏观剪切性状和内在变化机理,借助PFC软件研究了界面细观行为演化规律。【结果】结果表明:细砂和中砂粒组的界面峰值剪切应力随纹理宽度增大而增加,粗砂粒组则呈现先增加后减小的变化规律;在纹理宽度与砂粒径的不同相对尺寸关系下,界面剪切机理与砂-砂剪切、颗粒-纹理嵌锁作用及纹理棱角阻碍作用密切相关;光滑界面的摩擦角随粒径增大而减小,粗糙界面的摩擦角基本与粒径成正比例关系;配位数和受界面剪切影响的颗粒范围随粒径的增大而增加,粒径较大的砂颗粒在试验中后期的界面处出现力链断裂现象。【结论】纹理的设计能够显著提升界面抗剪强度,具有粗糙纹理的桩表面更有利于中、粗砂地基桩基承载力的发挥。

主 题 词：钢 砂 粒径 纹理 剪切机理 细观行为 力学性能 变形 

学科分类：081401[081401] 08[工学] 0814[工学-地质类] 

D　O　I：10.13928/j.cnki.wrahe.2024.07.016

馆 藏 号：203138675...