基于颗粒流软件的土性标定及排桩支护桩土作用机理研究

发布时间：2019-11-02 01:49

【摘要】：本文基于PFC 3D离散元(颗粒流)分析软件,利用三轴试验程序对砂土和粘性土的生成方法以及宏-细观力学参数间的对应关系进行了研究,并建立特定性质土体的生成方法;在此基础上建立数值仿真模型,观察不同性质的桩后土体土拱的形成、发展以及稳定特征,并研究土体摩擦角和粘聚力对土拱效应的影响。模拟砂土体材料的球颗粒间的摩擦系数越大,砂土表现出的摩擦角越大;应力路径、有效模量、法剪刚度比对其的强度影响较小;其中泊松比主要受法剪刚度比影响,弹性模量受有效模量与法剪刚度比影响均较大。生成砂性土时,从前到后宜按照摩擦角-泊松比-弹性模量的顺序进行逐一逼近。模拟粘性土体材料的颗粒间摩擦系数越大,摩擦角越大,粘结强度越大,粘聚力越大;有效模量、法剪刚度比对其的影响较小。变形特征(弹性模量、泊松比)主要受有效模量、法剪刚度比影响较大:其中泊松比主要受法剪刚度比影响,弹性模量受有效模量与法剪刚度比影响均较大。生成粘性土时,从前到后宜按照摩擦角-粘聚力-泊松比-弹性模量的顺序进行校准。不同摩擦角的砂土均无法形成稳定土拱且经历的塌落过程相似。随着粘性土粘聚力(土颗粒间接触强度)的变化,排桩后的土体主要呈现出三种典型的形态:土体的粘聚力较小时,粘聚力无法抵抗土体之间存在的剪应力,其过程与砂土基本相同;土体的粘聚力较大时,土颗粒的粘结接基本没有被破坏,土体结构表现出类似于连续体的特征;粘聚力适中时,土体松动、塌落和变形;随着应力的逐渐释放和土体结构的调整,土体不再继续塌落并形成稳定土拱。有上述可得,摩擦角可以影响土拱的形态,而粘聚力的存在是土拱效应的产生以及稳定的关键。
【图文】：

长安大学硕士学位论文2.2 PFC 3D 程序简介2.2.1 基本单元（1）球颗粒（ball）球颗粒是 PFC3D 中的最基本的单元，尺寸由其半径 R 决定。球的运动状态包括平动和转动，即(v,ω)。球的特性按照其影响因素分为与质量相关的特性、荷载状态和运动状态三类。与质量相关的属性包括质量、质心位置和惯性张量，分别用（m, x, I）来表征。其中质量的属性通过对密度（ρ）和半径（R）来设定；荷载状态主要包括与其它对象的相互作用、重力加速度（g）、和额外设定的力和力矩（FA，MA）；运动状态则通过设定的速度张量 Vf 来定义。PFC3D 中球颗粒及其运动见图 2.2。

长安大学硕士学位论文2.3.3 三轴仿真试验在对需要仿真材料的固有属性进行分析的基础上，进行三轴仿真试验时，，主要包含的阶段有试件容器生成、材料颗粒的生成及相关属性配置、试验参数的检测及记录、三轴仿真试验具体操作等。每个阶段的具体内容如下：（1）试件容器生成根据三轴压缩试验的原理和应力空间的概念，在数值仿真中利用特定尺寸的墙组合成生成的容器，为土体提供围压及轴向压力，并对相关的变量进行记录和检测。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU473.1

【参考文献】

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本文编号：2554249