静力触探试验离散元模拟的应力应变分析

摘要

静力触探试验中,锥周围土体经历了复杂的应力应变过程,研究该过程对理解静力触探试验机理有着非常重要的作用.本文利用颗粒流方法在模拟土体大变形方面的优势,得到了贯入过程中土体颗粒的动力学和运动学信息,然后通过基于采样窗口的应力应变方法,得到了锥周围土体的应力应变过程.离散元模型和基于采样窗口的应力应变分析结果与离心机及模型槽试验结果进行了对比,验证了模型参数及分析方法的合理性.贯入过程中,土体的主要影响范围在锥尖附近2～6倍锥径大小,并具有非常大的应力变化梯度.在影响范围之外的土体中,应力值与贯人前的初始值较为接近.在锥尖从远处靠近时,近距土体和中距土体受到竖向压应变及水平拉应变;当锥尖经过土体时,椎下土体被挤出造成其明显的水平压应变和竖向拉应变;该过程伴随一定的体积剪胀与压缩.在远距采样窗口中没有出现应变偏转现象,水平压应变和竖向拉应变逐渐增加.