低含水率湿颗粒材料微-宏观力学行为研究

自然界和工程中常见的颗粒材料大多含有一定量的水分，为湿颗粒材料(如非饱和土等)。湿颗粒材料中少量水分的存在使得颗粒之间产生粘性力，并使湿颗粒材料表现出独特的力学性质。湿颗粒材料的宏观力学性质是其微观尺度下单个颗粒性质(几何、物理)以及颗粒之间的相互作用(碰撞、摩擦、水-气界面影响)等的反映。本项目以离散元双轴试验和量纲分析为基本方法，同时辅以室内试验验证，研究湿颗粒材料的微、宏观力学行为。为真实反映实际湿颗粒单体在形态上的多样性，本研究建立多种颗粒形态并存的离散元颗粒体模型；发展能够充分反映颗粒单元本身以及湿颗粒间相互作用的非线性粘-弹-塑性接触本构模型；通过基于孔隙胞元的离散元数值分析，揭示湿颗粒材料在加载过程中的微观受力和变形机理；最终确立湿颗粒材料微-宏观力学行为之间的联系，为材料改性以及工程应用提供科学依据。