砂土液化过程中组构演化与临界状态的离散元耦合分析

本文通过离散元法（DEM）三轴试验，揭示了砂土液化过程中组构演化与临界状态（Critical State）的定量关联，建立了宏观力学响应与细观结构参数（如配位数CN、组构张量Fc）的统一框架，为液化机理分析提供了新视角。

　　

Highlight

本研究重点探讨了典型液化阶段及触发点时细观组构特性与临界状态的关系。现有文献中，配位数（Coordination Number）C_N和组构张量（Fabric Tensor）F_c被广泛用于有效量化颗粒间接触的密度和分布。为使本文内容更自成体系，以下简要介绍C_N和F_c。

结论

本研究采用离散元法进行了两组三轴试验。第一组为单调排水试验，旨在确定临界状态线（Critical State Line）；第二组为循环不排水试验，用于捕捉液化响应并提取不同液化阶段的关键细观特征。主要发现如下：

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  1. 1.
     DEM模拟能有效捕捉临界状态行为，无论密实或松散试样的应力-应变曲线和孔隙比变化均收敛于唯一的临界状态线；
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  1. 2.
     循环荷载下，松散试样表现为流滑液化（Flow Liquefaction），而密实试样则呈现循环活动性（Cyclic Mobility）；
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  1. 3.
     通过状态参数ψ将液化触发点与细观组构演化关联，发现不稳定点（Instability Point）的组构指标随密度指数I_D系统变化，而相变状态（Phase Transformation State）的组构特征在密实试样中保持稳定；
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  1. 4.
     组构演化路径与初始状态参数ψ具有一致性，支持将ψ纳入宏观-细观统一分析框架。