在土木工程领域,土体作为大量工程结构的承载体,频繁地受到动荷载作用,如地铁隧道周边岩土体、高速列车路基、地震作用下的边坡等。土体受动荷载作用下可能由固态向液态（流态）转变,其承载力下降,并导致灾难性的后果。国内外学者针对含水砂土的液化问题已做了大量的研究,但对于反映土颗粒相互作用机理的振动流化现象仍缺乏深入的理解。本文基于振动流化理论以及国外学者Taslagyan博士开展的振动直剪试验成果,以离散元软件PFC^3D为平台,进行二次开发,通过大量的数值模拟,展开无黏性干颗粒土的振动流化特性研究。主要的研究工作如下:（1）根据依托试验和相关理论,分别建立了玻璃珠和粗砂试样的振动直剪试验三维离散元数值模型;为保证数值试验的准确性,对颗粒的各细观参数进行标定;通过按一个周期分段施加墙体水平速度的方法实现上剪切盒的振动模拟。（2）将数值试验结果与室内试验实测数据进行对比,通过分析剪应力、竖向位移、抗剪强度包线等参数,研究试样发生振动流化的宏观力学及变形特性。（3）数值模拟结果的可靠性是展开细观分析的前提。针对模型的尺寸效应,考虑模型最小尺寸与颗粒最大粒径之比,展开对比建模分析。（4）根据振动前的局部体应变分布规律将模型划分为多个分析区域,采用多种可视化方法展现试验过程中的多个细观物理参数演化过程,探讨流化过程中各参数的变化规律及颗粒相互作用机理。研究结果表明:在三维直剪模型中,采用按周期分段施加水平速度的方法可以有效模拟振动过程,根据颗粒粒径选取较小的模型宽度,在保证模拟结果可靠性的同时能显著提高模型计算效率;振动流化伴随着试样残余抗剪强度、内摩擦角和竖向位移等宏观参数减小,振动流化限是描述振动流化特性的重要参数,可以反映材料抗流化能力的强弱;振动流化过程中试样各细观参数均表现出典型的应变局部化特征,将流化的主要发生区域称为流化剪切带,带内试样呈现局部体应变、孔隙比增大而局部配位数减小等细观特征,其厚度约为中值粒径d₅₀的13.3¹4.5倍。