双轴压缩条件下散粒体的二维孔隙分布及演化规律研究
本文选题:散粒体 + 孔隙结构 ; 参考:《岩土工程学报》2015年03期
【摘要】:基于离散单元法建立了不同密实度的理想散粒体数值模型,通过Voronoi Delaunay网格剖分建立离散域,采用基于边界点的椭圆拟合算法模拟散粒体中的孔隙,并进一步分析了在双轴压缩条件下散粒体孔隙的分布特征与演化规律,同时结合数值试样中单孔隙的变化过程,分析了散粒体变形的微细观力学机理。研究表明,散粒体二维孔隙表现出明显的双峰分布特征,在双轴压缩条件下,不同密实度散粒体的孔隙要素表现出明显不同的演化特征。总体说来,松散试样小孔隙比例增加,大孔隙比例减少,孔隙趋于均匀;而密实试样小孔隙比例减少,大孔隙比例增加。孔隙的排列方向与荷载主方向有关,初始密实度对其影响不大。双轴加载过程中长轴沿水平方向的细长孔隙首先崩溃,长轴沿轴向加载方向的孔隙存留下来并在散粒体变形过程中起主导作用,最终沿加载方向产生一个稳定的颗粒结构。单孔隙的发展过程显示,大孔隙上承担着较强的力链,双轴压缩过程中随着变形的发展,松散试样中接触力链较强的单个大孔隙逐渐分裂成为多个小孔隙,颗粒接触力链分布趋于均匀;而在密实试样中,随着变形发展小孔隙逐渐融合形成大孔隙。
[Abstract]:Based on the discrete element method, an ideal granular numerical model with different density is established. The discrete domain is established by Voronoi Delaunay mesh generation, and the pores in the granular body are simulated by elliptic fitting algorithm based on boundary points. Furthermore, the distribution and evolution of granular pores under biaxial compression are analyzed, and the micromechanical mechanism of particle deformation is analyzed in combination with the variation process of single pore in numerical samples. The results show that the two-dimensional pores of granular bodies exhibit obvious bimodal distribution and the pore elements with different densities exhibit distinct evolution characteristics under biaxial compression. In general, the small porosity ratio of the loose sample increases, the macropore ratio decreases, and the porosity tends to be uniform, while the small porosity ratio of the dense sample decreases and the macroporosity ratio increases. The orientation of pore arrangement is related to the main direction of load, but the initial compactness has little effect on it. In the biaxial loading process, the slender pores along the horizontal direction of the long axis first collapse, the pores along the axial direction of the long axis remain and play a leading role in the deformation process of the granular body, and finally a stable particle structure is produced along the loading direction. The development process of the single pore shows that there is a strong force chain in the macropore, and with the development of the deformation in the biaxial compression process, the single macropore with strong contact force chain in the loose sample gradually splits into several small pores. The distribution of the contact force chain of particles tends to be uniform, while in the dense sample, the small pores gradually fuse to form macropores with the development of deformation.
【作者单位】: 北京科技大学土木与环境工程学院土木工程系;
【基金】:国家自然科学基金项目(51178044) 新世纪优秀人才资助项目(NCET-11-0579) 北京市高校青年英才资助项目(YETP0340)
【分类号】:TU411
【参考文献】
相关期刊论文 前6条
1 江福河;;压汞法对不同深度软土固结的微观孔隙特征研究[J];科学技术与工程;2011年31期
2 张宏;柳艳华;杜东菊;;基于孔隙特征的天津滨海软粘土微观结构研究[J];同济大学学报(自然科学版);2010年10期
3 刘洋;周健;;离散介质中应变计算的非线性插值方法[J];岩土工程学报;2006年09期
4 沈珠江;土体结构性的数学模型──21世纪土力学的核心问题[J];岩土工程学报;1996年01期
5 毛灵涛,薛茹,安里千,李怀奇;软土孔隙微观结构的分形研究[J];中国矿业大学学报;2005年05期
6 胡冉;陈益峰;周创兵;;基于孔隙分布的变形土土水特征曲线模型[J];岩土工程学报;2013年08期
【共引文献】
相关期刊论文 前10条
1 张平;房营光;何智威;袁建滨;闫小庆;;不同固结压力下重塑土微孔隙特征变化的试验与分析[J];四川建筑科学研究;2012年01期
2 叶昆荣;崔可锐;;安徽膨胀土的微观结构与其工程性质的关系研究[J];安徽地质;2011年01期
3 谢定义;黄土力学特性与应用研究的过去、现在与未来[J];地下空间;1999年04期
4 张培森;施建勇;;参数空间变异性对基坑周围土体变形影响分析[J];地下空间与工程学报;2008年01期
5 戴继;王铁宏;高广运;刘小敏;张季超;;由压缩试验分析砾质花岗岩残积土的结构特性[J];地下空间与工程学报;2009年04期
6 常防震;陈宝;朱嵘;;粘土微结构特征与变形机理研究进展[J];地下空间与工程学报;2009年S2期
7 陈辉;刘明振;宋战平;;重塑及原状饱和黄土结构性参数研究[J];地下空间与工程学报;2010年03期
8 王建省,宁建国;冻土力学研究的重要领域及问题[J];北方工业大学学报;2003年01期
9 金旭;赵成刚;;非饱和原状土本构模型研究[J];北京工业大学学报;2011年01期
10 王常明,肖树芳,夏玉斌;海积软土固结变形的结构性模型研究[J];长春科技大学学报;2001年04期
相关会议论文 前10条
1 程展林;吴良平;丁红顺;;粗粒土组构之颗粒运动研究[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会特邀报告[C];2007年
2 程展林;吴良平;丁红顺;;粗粒土组构之颗粒运动研究[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
3 陈正汉;;特殊土的细观结构及其演化的CT-三轴试验研究[A];第一届全国岩土本构理论研讨会论文集[C];2008年
4 柳艳华;黄茂松;;循环荷载下结构性软粘土的边界面弹塑性模型[A];第一届全国岩土本构理论研讨会论文集[C];2008年
5 李忠友;刘元雪;周建廷;王培勇;周家伍;;基于能量耗散原理的各向同性损伤本构模型[A];第一届全国岩土本构理论研讨会论文集[C];2008年
6 徐文杰;岳中琦;胡瑞林;;基于数字图像的土、岩和混凝土内部结构定量分析和力学数值计算的研究进展[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第七卷)[C];2008年
7 孙强;秦四清;杨继红;李曼;;应变软化介质本构方程的参数求解[A];工程地质力学创新与发展暨工程地质研究室成立50周年学术研讨会论文集[C];2008年
8 李宁;高岳;;透明砂土三轴试验的颗粒流模拟[A];2011年全国工程地质学术年会论文集[C];2011年
9 吴恒;;深基坑支护工程现状及优化设计的若干问题[A];第六届全国结构工程学术会议论文集(第一卷)[C];1997年
10 卫振海;王梦恕;张顶立;;材料结构全状态函数本构关系模型研究[A];第21届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2012年
相关博士学位论文 前10条
1 刘浜葭;冻融和渗流耦合作用下风积土路基结构性演变规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
2 兰常玉;冻融循环与列车动载耦合作用下高速铁路地基沉降规律研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
3 邵玉娴;粘性土工程性质的温度效应试验研究[D];南京大学;2011年
4 秦立科;非饱和黄土动力本构模型及其在地铁车站地震反应分析中的应用[D];长安大学;2010年
5 于艺林;考虑应力主轴旋转的各向异性砂土本构规律与数学模型[D];清华大学;2010年
6 丁玉琴;场地非线性地震反应分析方法及其应用研究[D];重庆大学;2010年
7 张柯;地铁行车荷载作用下黄土地层的振动响应和沉降[D];西安建筑科技大学;2011年
8 李云璋;黄土地区密肋复合墙结构地基基础静动力共同作用分析[D];西安建筑科技大学;2011年
9 杨爱武;结构性吹填软土流变特性及其本构模型研究[D];天津大学;2011年
10 高凌霞;黄土湿陷性的微结构效应及其评价方法研究[D];大连理工大学;2011年
相关硕士学位论文 前10条
1 顾杰;基坑主动区土体抗剪强度指标的试验研究[D];河北工业大学;2004年
2 周宇泉;加载过程中粘性土微细结构变化规律的定量试验研究[D];河海大学;2005年
3 柏立懂;合徐合安高速公路膨胀土的矿物化学成分及微结构的研究[D];合肥工业大学;2005年
4 乔国刚;石人沟铁矿露天转地下开采覆盖层合理厚度研究[D];河北理工大学;2005年
5 孙秋;连续荷载及化学溶蚀作用下生态土的微细结构试验研究[D];河海大学;2007年
6 刘丽花;地铁隧道施工期非饱和土体沉降变形的注浆加固控制技术研究[D];北京交通大学;2007年
7 郭君;露天转地下开采覆盖层合理厚度研究[D];河北理工大学;2008年
8 韩晓萌;郑西高速铁路路基黄土湿陷性分析[D];西北大学;2009年
9 牛小玲;盐环境下污染土的试验研究[D];太原理工大学;2009年
10 孙明伟;金山店铁矿东区复杂条件下放顶范围及地表变形研究[D];武汉科技大学;2012年
【二级参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 肖树芳,雷华阳,房后国,王常明,王清,王旭东,齐放;近代海积软土结构性及弹-塑性模型研究[J];工程地质学报;2000年04期
2 刘松玉;方磊;;试论粘性土粒度分布的分形结构[J];工程勘察;1992年02期
3 施斌,李生林,M.Tolkachev;粘性土微观结构SEM图象的定量研究[J];中国科学(A辑 数学 物理学 天文学 技术科学);1995年06期
4 徐永福;田美存;;土的分形微结构[J];水利水电科技进展;1996年01期
5 周葆春;孔令伟;;考虑体积变化的非饱和膨胀土土水特征[J];水利学报;2011年10期
6 柳艳华;张宏;杜东菊;;多重分形在海积软土微观结构研究中的应用[J];水文地质工程地质;2006年03期
7 胡瑞林,王思敬,李向全,官国琳;21世纪工程地质学生长点:土体微结构力学[J];水文地质工程地质;1999年04期
8 张雪东;赵成刚;刘艳;蔡国庆;;变形对土水特征曲线影响规律模拟研究[J];土木工程学报;2011年07期
9 谢和平;分形几何及其在岩土力学中的应用[J];岩土工程学报;1992年01期
10 谢定义,齐吉琳;土结构性及其定量化参数研究的新途径[J];岩土工程学报;1999年06期
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 蒋明镜;张望城;王剑锋;;密实散粒体剪切破坏能量演化的离散元模拟[J];岩土力学;2013年02期
2 刘洋;汪成林;闫鸿翔;;基于微观力学分析的散粒体静力液化本构模型[J];土木建筑与环境工程;2014年03期
3 姜世平;芮筱亭;洪俊;戎保;刘志军;;散粒体系统动力学仿真[J];岩土力学;2011年08期
4 蒋明镜;李秀梅;胡海军;;含抗转能力散粒体的宏微观力学特性数值分析[J];计算力学学报;2011年04期
5 李平,,黄文彬;仓内散粒体压力分布规律的研究[J];内蒙古农牧学院学报;1996年04期
6 黄晚清;陆阳;;散粒体重力堆积的三维离散元模拟[J];岩土工程学报;2006年12期
7 沈成武,雷建平,计三有;散粒体与亚弹性本构模型[J];武汉交通科技大学学报;1997年06期
8 刘君;耿庆东;;三维颗粒生成算法(英文)[J];大连理工大学学报;2011年02期
9 何娜;傅荣华;卜祥航;汪留洋;李川;邓荫万;陈国文;潘宏坚;;散粒体斜坡运动堆积特征试验研究[J];地质灾害与环境保护;2012年01期
10 ;[J];;年期
相关硕士学位论文 前3条
1 赵自豪;含铁散粒体的电磁加载方法研究[D];西安科技大学;2006年
2 李川;散粒体斜坡破坏机制及破坏判据研究[D];成都理工大学;2013年
3 张伟;基于散粒体特性的轨枕替换机械研究[D];西南交通大学;2010年
本文编号:1945953
本文链接:https://www.wllwen.com/guanlilunwen/chengjian/1945953.html