侧限条件下密实砂土蠕变的颗粒运动特征

任何构筑物长久安全稳定的重要性使得土的时间效应成为该领域学者最为关心的问题之一。基于3D打印杆件的等效砂土颗粒，通过侧限条件下的蠕变试验，采用近景摄影测量与粒子图像测速（particle image velocimetry，简称PIV）技术，从单颗粒运动与颗粒间接触运动的角度出发，探究密实砂土蠕变的内部颗粒运动特征及其与宏观蠕变变形的关系。试验结果表明，3D打印杆件能够很好地反映密实砂土蠕变的宏观变形特性，侧限条件下蠕变变形随时间的增加而增加，随蠕变应力的增加而减小，蠕变变形呈现出蠕变速率减小并趋于稳定的初始蠕变阶段与稳态蠕变阶段。其原因为蠕变最初阶段颗粒整体向下平动，并发生较大转动，颗粒间孔隙明显减小，蠕变变形主要由颗粒间孔隙的压密提供；而后颗粒间孔隙减小不明显，趋于稳定，颗粒发生不规则方向平动，蠕变变形主要由局部的颗粒位置调整与重排列控制，揭示了宏观的蠕变变形与微观的颗粒平动变化有着密切联系。颗粒间的接触运动随着蠕变时间的增加而明显增大。蠕变过程中，接触滚动和接触滑动同时发生，并逐渐集中在某些易发生移动的接触点上。强运动接触点的平均滑动距离与平均滚动距离存在着良好的线性关系，随着时...