基于细观统计的砂土摩擦特性与破坏机制研究

砂土是一种典型的颗粒材料，其力学特性和变形机制是细观颗粒在荷载作用下的宏观表现，鉴于砂土具有显著的颗粒性和碎散性，使得对其进行细观颗粒层面的研究非常必要。将土颗粒简化为空间椭球体，假设方向角满足正态分布规律，应用细观统计的方法，从颗粒层面对砂土的摩擦特性和破坏机制进行研究。砂土剪切面上的摩擦特性主要是颗粒在剪切荷载作用下，克服垂直于剪切面应力抬升所遇到的阻力。颗粒运动方向与剪切面滑移方向的夹角可视为单个颗粒的摩擦角，颗粒摩擦角满足与方向角同样的正态分布规律；砂土的剪切破坏是颗粒重排列和应力重分布的过程，该过程中一部分颗粒摩擦角不断弱化，而承载颗粒数量逐渐增多，土体内部应力分布渐趋均匀；随着垂直于剪切面荷载的增大，砂土内摩擦角随之弱化减小，内摩擦角与荷载之间具有对应关系，可进行量化计算。