7.7 总结
本章综合使用宏、细观分析方法,对不同荷载条件下土体的行为特性从多尺度进一步地进行分析研究。
本章对试样在不同荷载条件下的剪切强度进行了比较。研究发现,文献中有些根据三轴压缩或直剪试验结果推算平面应变试样强度参数的经验、半经验的公式并不保守。对平面应变试样和三轴压缩试样最小主应力方向平均应变和最大主应力方向的轴应变进行了比较。
本章对平面应变试样和三轴压缩试样应变局部化的模式进行了比较,讨论了应变局部化的影响因素。根据不同的参数(孔隙比、颗粒旋转和颗粒位移),通过图像测量法对平面应变试样剪切带的形状(倾角和厚度)进行了分析。通过测量结果和文献中公式计算结果对比,发现Roscoe(1970)法计算预测的剪切带倾角更为精确。剪切带厚度约为平均颗粒直径的7倍,这与Oda和Kazama(1998)的结论较为接近。
本章分析了不同荷载条件下试样的临界状态特性,比较了不同荷载条件下试样临界状态模型参数M和λ,对试样在临界状态下的摩擦角、膨胀角和体积应变进行了研究比较。采用球形分区法分析了试样临界状态下的孔隙比和配位数。与之前学者的研究结果一致,临界配位数接近常数。采用立体图形体视学分析法分析了局部孔隙比分布的熵值和颗粒方向分布的熵值。讨论了不同荷载条件对局部孔隙比分布的熵值和颗粒方向分布的熵值的发展变化的影响,及对临界状态时局部孔隙比分布的熵值和颗粒方向分布的熵值的影响。
采用与第5章不同的拟合方法,对直剪试验数据进行了统计分析。采用广义椭球对球形分布图进行拟合,研究了直剪试验中主应力轴旋转的现象。绘制了密实试样和松散试样中颗粒方向、接触方向、法向接触力、切向接触力的球形分布图,从细观角度对直剪试样统计特性进行了分析。所有直剪试样的法向接触力拟合椭球的长轴与水平轴夹角都为45°左右,与其他学者的试验研究和数值模拟结果相一致。