用临界状态土力学的方法创建土-结构物相界面系统的基于微观力学的行为预测模型

粒状土与结构物在交界面上的力学特性对岩土结构体系的工程性能有着重要的影响。目前的研究大多侧重于交界面的峰值剪切强度与变形行为，而忽略了其在临界状态（大变形）下的力学特性及其相关影响因素的研究。绝大多数已有的相界面强度预测模型不考虑交界面上的微观作用机理，所以不能对由颗粒破碎和循环荷载所产生的强度衰减作出很好的预测。针对上述主要科学问题，本项目拟运用试验研究、数值模拟和理论分析相结合的方法，对土体-结构物的相界面系统从峰值状态到临界状态的工程特性做一个全面综合的调查研究。研究的主要目标是把针对相界面系统的临界状态土力学的创新理念和微观力学模拟相结合，并将之用于建立一个关于粒状土-结构物交界面的峰值和临界状态力学特性的新颖的、基本的和一般的预测模型。

本青年基金项目主要对破碎性砂土的基本微观力学特性和其与结构物相界面相互作用机理作了详细深入的研究。项目运用室内试验和离散元数值模拟相结合的途径，对颗粒破碎在砂土剪切过程中对其力学行为的影响进行了定性和定量的研究。研究工作主要在以下六方面开展：1）颗粒土-结构物相界面相互作用机理研究; 2) 破碎性砂土基本微观力学特性研究；3）破碎性砂土内部能量耗散研究； 4）颗粒抗转动效应对能量耗散规律的研究; 5) 颗粒抗转动效应对颗粒材料宏-微观力学特性影响的研究; 6) 砂土中桩贯入离心机试验的离散元模拟研究。以上研究的主要创新之处体现在运用微观临界土力学的分析方法，对破碎性砂土的离散－连续介质力学特征进行了透彻的分析。研究的主要发现都具有较高的学术价值和应用前景，目前都已发表在岩土工程领域重要的SCI国际期刊上。该青年基金项目的成果将为项目负责人在该领域内开展后续的研究工作奠定坚实的基础。