前言

无黏性砂土是自然界广泛存在的一种土体，通过实验室试验对不同应力状态下颗粒土试样的宏观特性如强度、体积变化、破坏形式等进行分析是传统的方法。对称三轴压缩试验、直剪试验和平面应变试验是岩土工程中最常用来模拟工程现场条件的三种室内试验。由于三个主应力对土的应力—应变—强度—体积变化特性都发挥重要作用，土体或试样在不同的现场条件或不同室内试验中会有不同的表现。实际岩土工程中，平面应变工程条件比轴对称三轴压缩和直剪条件更为普遍。但在工程设计中，轴对称三轴试验和直剪试验却是用来获得土体强度、变形特性等设计参数的最常用最主要的方法。因此，用轴对称三轴压缩试验或直剪试验所得参数来进行平面应变工程条件设计是一个普遍存在的问题，研究不同应力状态下试样的不同特性及关系对岩土工程设计具有重要的现实意义。

由于砂性土是由离散的颗粒组成的土体，其宏观特性是由颗粒之间相互作用的细观结构和细观力学特性所决定和控制的。沈珠江院士曾提出土体结构性模型及理论是21世纪土力学的核心问题之一。而颗粒物质由于其非连续和接触耗散等复杂性，在2005年与湍流一起被Science并列为100个科学难题之一。因此，研究颗粒土在不同应力状态细微观结构特性，从细微观力学角度分析解释不同应力状态下土体的不同宏观力学行为对土力学及颗粒物质力学的发展具有重要的理论意义。

本书对颗粒土在三种典型应力状态下的不同宏微观特性进行分析，采用颗粒流离散元数值模拟方法，对试样细观结构和微观力学进行分析，从细微观角度解释试样不同应力状态下的不同宏观力学行为，以期为土力学的理论研究及实践工程设计提供基础理论依据。

本书的主要工作是笔者在美国北卡州立大学攻读博士学位期间完成的，从选题到研究内容的完成都是在导师T.M.Evans的悉心指导下完成的，在此对T.M.Evans教授表示衷心谢意，并对北卡州立大学的培养表示感谢。博士生栾阳对书稿的修改和校对做了大量工作，在此表示感谢。

由于笔者水平有限，对研究方法和结果希望能与同行探讨分析，对书中的诸多不足之处，希望广大读者批评指正。

赵学亮

2016年9月于东南大学