非饱和土的三维液桥接触模型及离散元数值仿真研究
发布时间：2021-11-12 10:09
随着高土石坝、超高建筑物等的建设,工程方面对抗裂要求越来越高。若对土的抗拉伸能力不加以考虑,会在工程建造过程中造成较大浪费,因此研究非饱和土在三轴状态下的拉伸破坏特性具有很强的实际意义。由于室内实验受到测试技术和设备的限制,目前对于土体在三轴状态下的拉伸特性研究较少,很多学者研究土体的抗拉特性时多为单轴拉伸情况。因此,本文拟基于离散元数值分析软件MatDEM（矩阵离散元）和PFC（颗粒流）对非饱和土的抗拉特性进行研究,研究成果主要分为以下三点:（1）就目前岩土工程界的研究现状来看,通过室内试验手段进行非饱和土体的三轴拉剪试验存在一定的困难。本文基于非饱和土室内复杂单轴拉伸试验确定的不同孔隙比下的土体含水量与复杂单轴抗拉强度关系,利用MatDEM进行数值仿真模拟。以非饱和土的复杂单轴抗拉强度为中间变量,标定了非饱和土的宏观参数含水量和离散元模拟的细观参数之间的关系。进而利用矩阵离散元软件MatDEM建立非饱和土的三轴拉剪模型,并依据上述宏细观参数之间的关系对数值模拟试样进行不同含水量下的三轴拉剪模拟。进而分析不同含水量下试样的三轴拉剪强度、破坏模式、位移场、能量场等,从试样的宏观破坏模式...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：124 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１线性接触模型示意图??－
ＡＵｓ＝ＡＵ－ＡＵｎ?（２－７）??法向力的计算原理如图２－２所示。??＼??ｋｎ?＼??Ａ???—＞?＞??…?Ｚ叫??Ｓｃ＜?Ｓｒ??（ａｃｔｉｖｅ）?（瓶則??图２－２通过间隙计算的法向力??Ｆｉｇ．２－２?Ｎｏｒｍａｌ?ｆｏｒｃｅ?ｖｅｒｓｕｓ?ｃｏｎｔａｃｔ?ｇａｐ??＼Ｋ｛ｇｒ－ｇｃ），?ｇｃ＾ｇｒ??Ｆ？（，）＝＜?１?０＿０，?Ｓｃ＾ｇｒ?（２－８）??ｍａｘ［（Ｆ？（／））０－＾Ａ［／？，０．０??６??
?其中，（Ｆ？ｗ）。是指在上一步计算中得到的法向力。??切向力的计算原理如图２－３所示。??ｌ．?Ｊｓ??／?（Ｆｎ０?／Ｉｓ??Ｚｆ?＼ｓｌｉｐ??Ｆｔ?ｎｏ?ｓｌｉｐ??＼?／＾?／??＼?／??＼＾細?Ｓ?＞／??图２－３与剪切位移相关的剪应力??Ｆｉｇ．２－３?Ｓｈｅａｒ?ｆｏｒｃｅ?ａｎｄ?ｒｅｌａｔｉｖｅ?ｓｈｅａｒ?ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ?ｄｕｒｉｎｇ?ｓｌｉｐ??切向力计算公式为：??Ｆ；＝（ＦＰ）〇－ｋｓ．Ｕｓ?（２－９）??（２－１０）??其中，（尸ｉ／：））。是指在上一步计算中得到的切向力。Ｃ是接触的抗剪强度。则接??触切向力计算公式为：??．Ｋ，??／；（’）＝?（２－１１）??ｉ７／」７，?ｏｔｈｅｒｗｉｓｅ??该接触模型中［２４］部分参数如法向接触刚度、切向接触刚度、颗粒间摩擦系数??等细观参数（上述三个参数在ＰＦＣ中的属性是可以继承的）可以通过特定的数值??模拟结果与宏观实验结果相对比来进行标定。??２．１．２非饱和材料接触模型??由于本文也旨在通过ＰＦＣ来探究非饱和土的力学特性，因此非饱和材料离散??元计算模型的建立是尤为关键的。在最近的一些研究中，在微观层面上，己经有小??尺寸规则排列的球状集合体被用来解释非饱和土的主要力学特征［２５，２６］。很多基于??微观结构上的分析将毛细水作用与颗粒材料的力学性能联系了起来［２７］。随着在??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]非饱和结构性黄土双轴湿陷试验的离散元分析[J]. 蒋明镜,胡海军,李涛. 地下空间与工程学报. 2016(04)
[2]非饱和土力学理论的研究进展[J]. 刘艳,赵成刚,蔡国庆,李舰. 力学与实践. 2015(04)
[3]花岗岩残积土抗拉强度试验研究[J]. 汤连生,桑海涛,侯涛,宋晶,罗珍贵,陈浩昆. 中山大学学报(自然科学版). 2014(06)
[4]基于离散元理论的粗粒土三轴试验细观模拟[J]. 刘勇,朱俊樸,闫斌. 铁道科学与工程学报. 2014(04)
[5]岩石微观胶结模型及离散元数值仿真方法初探[J]. 蒋明镜,陈贺,刘芳. 岩石力学与工程学报. 2013(01)
[6]氯盐渍土抗拉强度特性的试验研究[J]. 周美丽,侯炜. 郑州轻工业学院学报(自然科学版). 2012(04)
[7]干燥过程中膨胀土抗拉强度特性研究[J]. 冉龙洲,宋翔东,唐朝生. 工程地质学报. 2011(04)
[8]复杂应力下两种胶结颗粒微观力学模型的试验研究[J]. 蒋明镜,孙渝刚,李立青. 岩土工程学报. 2011(03)
[9]压实黏土的三轴拉伸特性试验研究[J]. 张琰,张丙印,孙逊,李广信. 水力发电学报. 2010(06)
[10]非饱和红黏土三轴试验研究[J]. 龙万学,陈开圣,肖涛,彭小平. 岩土力学. 2009(S2)
硕士论文
[1]非饱和土强度的三维颗粒流模拟[D]. 许自立.北京交通大学 2017
本文编号：3490699
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：124 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１线性接触模型示意图??－
ＡＵｓ＝ＡＵ－ＡＵｎ?（２－７）??法向力的计算原理如图２－２所示。??＼??ｋｎ?＼??Ａ???—＞?＞??…?Ｚ叫??Ｓｃ＜?Ｓｒ??（ａｃｔｉｖｅ）?（瓶則??图２－２通过间隙计算的法向力??Ｆｉｇ．２－２?Ｎｏｒｍａｌ?ｆｏｒｃｅ?ｖｅｒｓｕｓ?ｃｏｎｔａｃｔ?ｇａｐ??＼Ｋ｛ｇｒ－ｇｃ），?ｇｃ＾ｇｒ??Ｆ？（，）＝＜?１?０＿０，?Ｓｃ＾ｇｒ?（２－８）??ｍａｘ［（Ｆ？（／））０－＾Ａ［／？，０．０??６??
?其中，（Ｆ？ｗ）。是指在上一步计算中得到的法向力。??切向力的计算原理如图２－３所示。??ｌ．?Ｊｓ??／?（Ｆｎ０?／Ｉｓ??Ｚｆ?＼ｓｌｉｐ??Ｆｔ?ｎｏ?ｓｌｉｐ??＼?／＾?／??＼?／??＼＾細?Ｓ?＞／??图２－３与剪切位移相关的剪应力??Ｆｉｇ．２－３?Ｓｈｅａｒ?ｆｏｒｃｅ?ａｎｄ?ｒｅｌａｔｉｖｅ?ｓｈｅａｒ?ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ?ｄｕｒｉｎｇ?ｓｌｉｐ??切向力计算公式为：??Ｆ；＝（ＦＰ）〇－ｋｓ．Ｕｓ?（２－９）??（２－１０）??其中，（尸ｉ／：））。是指在上一步计算中得到的切向力。Ｃ是接触的抗剪强度。则接??触切向力计算公式为：??．Ｋ，??／；（’）＝?（２－１１）??ｉ７／」７，?ｏｔｈｅｒｗｉｓｅ??该接触模型中［２４］部分参数如法向接触刚度、切向接触刚度、颗粒间摩擦系数??等细观参数（上述三个参数在ＰＦＣ中的属性是可以继承的）可以通过特定的数值??模拟结果与宏观实验结果相对比来进行标定。??２．１．２非饱和材料接触模型??由于本文也旨在通过ＰＦＣ来探究非饱和土的力学特性，因此非饱和材料离散??元计算模型的建立是尤为关键的。在最近的一些研究中，在微观层面上，己经有小??尺寸规则排列的球状集合体被用来解释非饱和土的主要力学特征［２５，２６］。很多基于??微观结构上的分析将毛细水作用与颗粒材料的力学性能联系了起来［２７］。随着在??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]非饱和结构性黄土双轴湿陷试验的离散元分析[J]. 蒋明镜,胡海军,李涛. 地下空间与工程学报. 2016(04)
[2]非饱和土力学理论的研究进展[J]. 刘艳,赵成刚,蔡国庆,李舰. 力学与实践. 2015(04)
[3]花岗岩残积土抗拉强度试验研究[J]. 汤连生,桑海涛,侯涛,宋晶,罗珍贵,陈浩昆. 中山大学学报(自然科学版). 2014(06)
[4]基于离散元理论的粗粒土三轴试验细观模拟[J]. 刘勇,朱俊樸,闫斌. 铁道科学与工程学报. 2014(04)
[5]岩石微观胶结模型及离散元数值仿真方法初探[J]. 蒋明镜,陈贺,刘芳. 岩石力学与工程学报. 2013(01)
[6]氯盐渍土抗拉强度特性的试验研究[J]. 周美丽,侯炜. 郑州轻工业学院学报(自然科学版). 2012(04)
[7]干燥过程中膨胀土抗拉强度特性研究[J]. 冉龙洲,宋翔东,唐朝生. 工程地质学报. 2011(04)
[8]复杂应力下两种胶结颗粒微观力学模型的试验研究[J]. 蒋明镜,孙渝刚,李立青. 岩土工程学报. 2011(03)
[9]压实黏土的三轴拉伸特性试验研究[J]. 张琰,张丙印,孙逊,李广信. 水力发电学报. 2010(06)
[10]非饱和红黏土三轴试验研究[J]. 龙万学,陈开圣,肖涛,彭小平. 岩土力学. 2009(S2)
硕士论文
[1]非饱和土强度的三维颗粒流模拟[D]. 许自立.北京交通大学 2017
本文编号：3490699
本文链接：https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/3490699.html
