华南理工大学学报(自然科学版)

作者：李涛, 舒佳军, 李越, 万利岷, 伍冰妮, 邓正定, 黄晶柱, Galindo Ruben

单位：1.中国矿业大学（北京） 力学与土木工程学院，北京 1000832.马德里理工大学 土木工程高等技术学院，马德里 28039，西班牙3.江西理工大学 江西省环境岩土与灾害控制重点实验室，江西 赣州 3410004.华东交通大学 土木建筑学院，江西 南昌 330013

关键词：粒径,颗粒材料,蠕变,状态演化,Derec模型

基金：新疆维吾尔自治区重大科技专项(2024A01003);国家自然科学基金项目(51508556);江西省自然科学基金项目(20232BAB203079);江西省自然科学基金项目(20224BAB213045);国家留学基金委资助项目(202406430056)

作为典型的非连续介质，离散颗粒材料的蠕变行为对滑坡、泥石流等地质灾害的形成与演化具有重要影响。然而，关于颗粒粒径与偏应力之间的交互作用机制及其对蠕变行为影响的系统研究仍显不足。为揭示颗粒粒径与偏应力对蠕变行为的耦合作用机制，该研究开展了多工况下二氧化硅圆珠颗粒的室内蠕变试验，系统分析了不同粒径与偏应力对颗粒材料蠕变特性的影响规律。基于Derec蠕变模型并结合试验结果，构建了颗粒材料蠕变状态的定量化计算模型，阐明了粒径对系统蠕变参数的调控机制。结果表明，颗粒系统的蠕变行为本质上是颗粒内部变形与其抵抗变形能力之间动态平衡的体现。蠕变参数通过调控颗粒间滑移与爬行行为，对系统的蠕变特性产生显著影响。具体表现为，随着颗粒粒径的增大，系统的蠕变值显著提高，更易进入类液态的流动状态，同时系统的抗变形能力减弱，并表现出对偏应力更高的敏感性。同时发现，颗粒粒径的增大不仅显著提升了颗粒体系的流动性，还增强了其对偏应力变化的敏感性。较大粒径颗粒在高偏应力条件下的响应更为显著，颗粒材料的流动特性亦更易受到粒径变化的影响。这种影响表现为颗粒粒径与系统初始状态参数及特征应变呈正相关关系，而与粘滞系数、临界蠕变速度和临界蠕变应力呈负相关关系。

来源：2025年第10期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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