饱和密实含泥砂土力学特性的PFC3D颗粒流模拟
发布时间：2023-03-16 18:50
对于饱和密实含泥砂土力学特性的研究,细观力学特性能很好的揭示砂土试样的宏观力学行为。本文针对南昌某地铁站底板下的砂土为研究对象,采用PFC3D对室内常规三轴试验进行了数值模拟,对砂土模型细观参数的敏感性进行了分析,并通过细观的接触力链和位移场对砂土模型细观力学特性进行了研究。并使用所标定的常规三轴试验的细观参数,通过PFC3D模拟的真三轴试验,进行了验证和分析。本文主要研究工作及成果如下:(1)进行了室内常规三轴试验,试验中掺加了三种含泥量:0%、5%、10%,设置了100kPa、200kPa和400kPa三种围压,并在排水和不排水两种条件下进行试验。(2)采用软件PFC3D对常规三轴试验进行模拟分析,相关模型尺寸和土体参数与试验参数一致,以符合实际试验条件。对各个细观参数的敏感性进行了分析,结合整个剪切过程和弹性变形阶段的偏应力应变曲线,研究了各个细观参数对峰值强度、峰值强度对应的应变变化情况、初始杨氏模量、剩余强度等的影响。(3)对细观参数进行了标定,使模拟的曲线与实际的室内试验曲线相互拟合。将模拟曲线同时与室内试验和理论计算曲线进行对比分析,发现模拟曲线与试验和理论计算曲线拟合度...
【文章页数】：114 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 颗粒流方法的应用现状
1.2.2 PFC2D、3D的应用状况
1.3 目前研究存在的问题
1.4 本文的主要研究内容及创新点
1.4.1 研究内容
1.4.2 创新点
1.4.3 技术路线
第2章 颗粒流理论
2.1 概述
2.2 产生背景
2.3 PFC3D简介和基本假设
2.4 计算过程的迭代
2.4.1 力位移定律
2.4.2 运动定律
2.5 接触模型
2.5.1 接触刚度模型
2.5.2 滑动模型
2.5.3 粘结模型
2.6 本章小结
第3章 饱和砂土的三剪统一弹塑性边界面模型及模型参数确定
3.1 概述
3.2 考虑剪胀特性的修正剑桥模型
3.3 饱和砂土三剪边界面弹塑性本构模型
3.3.1 边界面方程
3.3.2 流动法则与映射法则
3.3.3 塑性模量
3.3.4 弹塑性本构关系
3.4 模型参数确定
3.4.1 颗粒筛分试验
3.4.2 砂土与泥的比重试验
3.4.3 砂的相对密度试验
3.4.4 常规三轴压缩试验
3.4.5 无量纲常数α
3.4.6 压缩指数λ和回弹指数κ
3.4.7 应力比修正无量纲参数n
3.4.8 砂土内聚力c和内摩擦角φ
3.4.9 临界围压和形函数参数
3.5 本章小结
第4章 饱和密实含泥砂土颗粒流模拟方法及细观参数确定
4.1 概述
4.2 三轴模型的建立
4.2.1 模型的生成
4.2.2 伺服控制
4.2.3 数据记录
4.2.4 剪切加载
4.3 模拟方案
4.4 试验模型细观参数的敏感性分析和确定
4.4.1 细观参数的敏感性分析
4.4.2 细观参数的确定
4.5 本章小结
第5章 饱和密实含泥砂土常规三轴力学特性颗粒流模拟
5.1 概述
5.2 试验模拟结果与室内试验和理论计算结果相比较
5.3 砂土应力状态下破坏过程的细观分析
5.3.1 不同围压和含泥量下的位移场和剪切带的形成
5.3.2 不同围压和含泥量下的接触力链
5.4 本章小结
第6章 饱和密实含泥砂土真三轴力学特性颗粒流模拟
6.1 概述
6.2 真三轴应力状态土的力学特性关系式
6.2.1 排水剪切
6.2.2 不排水剪切
6.3 真三轴模型的建立
6.3.1 模型的生成
6.3.2 伺服控制
6.3.3 数据记录
6.3.4 剪切加载
6.4 模拟方案
6.5 结果对比分析
6.6 砂土在真三轴应力状态下破坏过程的细观分析
6.6.1 接触力链
6.6.2 位移场
6.6.3 峰值破坏后的位移场和速度场
6.7 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
致谢
参考文献
附录A 常规三轴排水试验程序框图
附录B 常规三轴不排水试验程序框图
附录C 真三轴排水试验程序框图
附录D 真三轴不排水试验程序框图
本文编号：3763119
【文章页数】：114 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 颗粒流方法的应用现状
1.2.2 PFC2D、3D的应用状况
1.3 目前研究存在的问题
1.4 本文的主要研究内容及创新点
1.4.1 研究内容
1.4.2 创新点
1.4.3 技术路线
第2章 颗粒流理论
2.1 概述
2.2 产生背景
2.3 PFC3D简介和基本假设
2.4 计算过程的迭代
2.4.1 力位移定律
2.4.2 运动定律
2.5 接触模型
2.5.1 接触刚度模型
2.5.2 滑动模型
2.5.3 粘结模型
2.6 本章小结
第3章 饱和砂土的三剪统一弹塑性边界面模型及模型参数确定
3.1 概述
3.2 考虑剪胀特性的修正剑桥模型
3.3 饱和砂土三剪边界面弹塑性本构模型
3.3.1 边界面方程
3.3.2 流动法则与映射法则
3.3.3 塑性模量
3.3.4 弹塑性本构关系
3.4 模型参数确定
3.4.1 颗粒筛分试验
3.4.2 砂土与泥的比重试验
3.4.3 砂的相对密度试验
3.4.4 常规三轴压缩试验
3.4.5 无量纲常数α
3.4.6 压缩指数λ和回弹指数κ
3.4.7 应力比修正无量纲参数n
3.4.8 砂土内聚力c和内摩擦角φ
3.4.9 临界围压和形函数参数
3.5 本章小结
第4章 饱和密实含泥砂土颗粒流模拟方法及细观参数确定
4.1 概述
4.2 三轴模型的建立
4.2.1 模型的生成
4.2.2 伺服控制
4.2.3 数据记录
4.2.4 剪切加载
4.3 模拟方案
4.4 试验模型细观参数的敏感性分析和确定
4.4.1 细观参数的敏感性分析
4.4.2 细观参数的确定
4.5 本章小结
第5章 饱和密实含泥砂土常规三轴力学特性颗粒流模拟
5.1 概述
5.2 试验模拟结果与室内试验和理论计算结果相比较
5.3 砂土应力状态下破坏过程的细观分析
5.3.1 不同围压和含泥量下的位移场和剪切带的形成
5.3.2 不同围压和含泥量下的接触力链
5.4 本章小结
第6章 饱和密实含泥砂土真三轴力学特性颗粒流模拟
6.1 概述
6.2 真三轴应力状态土的力学特性关系式
6.2.1 排水剪切
6.2.2 不排水剪切
6.3 真三轴模型的建立
6.3.1 模型的生成
6.3.2 伺服控制
6.3.3 数据记录
6.3.4 剪切加载
6.4 模拟方案
6.5 结果对比分析
6.6 砂土在真三轴应力状态下破坏过程的细观分析
6.6.1 接触力链
6.6.2 位移场
6.6.3 峰值破坏后的位移场和速度场
6.7 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
致谢
参考文献
附录A 常规三轴排水试验程序框图
附录B 常规三轴不排水试验程序框图
附录C 真三轴排水试验程序框图
附录D 真三轴不排水试验程序框图
本文编号：3763119
本文链接：https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/3763119.html
