透明砂室内动三轴试验及离散元模拟
发布时间：2022-01-07 08:37
透明土是人工合成的一种新型岩土试验材料,其与粒子图像测速（PIV）技术结合,近年来应用于土木工程模型试验中,取得了较好的试验效果。透明土技术与传统变形测量技术不同,其可从细观角度监测土体变形从而得到土体变形机理。目前针对人工合成透明土力学特性的研究主要侧重于静力方面,对动力作用下透明土的力学特性研究较少。本文基于熔融石英砂配制而成的透明砂开展室内动三轴试验,得到了透明土的动强度和动变形变化规律,进而进行了动力特性离散元分析,研究了围压、频率、相对密度、偏动应力幅值等因素对动强度与动变形的影响,所得结论如下:（1）对熔融石英砂为骨架材料配制的透明砂试样开展了不排水条件下的动三轴试验,得到了透明砂的非线性、滞回性及变形累积性的动应力-应变关系,体现出该种材料的弹塑性及应变硬化的特征;对试样的累积塑性变形曲线进行拟合发现,变形发展趋势为稳定及破坏型曲线特征;此外分析了相对密度、围压、频率和偏动应力幅值等因素对透明土动强度和动变形的影响规律。（2）采用PFC 2D软件建立透明砂离散元分析模型,依据细观参数对宏观力学性质的影响规律确定模型参数和接触滑动本构关系,对动力作用下的透明砂的细观特性变化...
【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】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１熔融石英砂颗粒??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｆｕｓｅｄ?ｑｕａｒｔｚ?ｓａｎｄ?ｐａｒｔｉｃｌｅｓ??
??整理数据分析得到颗粒级配曲线如图２－２所示。??１〇〇?Ｉ???■????？——■???＾?８０?－?＼?－??｜?．?＼?掩一「：??＼ｍ?６〇?－?＼?－??ｍ?＼??ｍ?＼??Ｓ?４０?－?＼?－??您?＼??｜２〇－???＇Ｌ‘—??１０?１?０．１??粒径／ｍｍ??图２－２熔融石英砂颗粒组成的级配曲线??Ｆｉｇｕｒｅ?２－２?Ｇｒａｄａｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｆｕｓｅｄ?ｑｕａｒｔｚ?ｓａｎｄ??密实度作为衡量透明砂状态的重要指标，根据《土工试验规程》（ＳＬ２３７－１９９９）??千密度ｐｄ和孔隙比＾均为密实度的指标，但未考虑颗粒级配的影响，故引入相对密??度以的概念，由式（２－１）所示：??＝?ｅｍａｘ＿ｅ?（２－１）??Ｃ?＿?＃崳?ｍａｘ?ｍｉｎ??式中：—相对密度；??６；ａｘ—最大孔隙比，最松散状态；??ｅ；ｉｎ—最小孔隙比，最紧密状态；??ｅ?—孔隙比。??当以＝０时，孔隙比最大，试样呈松散状态；当Ｄｐｉ时，孔隙比最小，试样??呈紧密状态。用相对密度Ｄｒ规定试样的密实状态：当ｌ／３＜Ｄｒ＜２／３时，试样为中??密状态；当Ｄｒ＜ｌ／３时
?（４）试样压实完成，装上不透水石，拆开三瓣模，试样制备完成。制备后的??试样如图２－３所示。??Ｐ??图２－３透明砂试样??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ?ｓａｎｄ?ｓａｍｐｌｅ??２．２试验仪器??冻土三轴试验机是由北京中创试仪科技有限公司生产的，主要分为四个部分，??包括油压伺服加载系统、围压系统、循环冷浴系统（本次试验中并未用到）和控??制系统，如图２－４和图２－５所示。采用电液激振方式施加动载，主要技术指标：轴??向载荷：０－１００ＫＮ；温度：常温￣－３０°Ｃ；频率：０￣２０Ｈｚ；试样尺寸：６１．８Ｘ１２５ｍｍ。??龜瞧??图２－４油压伺服加载系统与围压系统??Ｆｉｇｕｒｅ?２－４?Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ?ｓｅｒｖｏ?ｌｏａｄｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ?ａｎｄ?ｃｏｎｆｉｎｉｎｇ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｓｙｓｔｅｍ??三轴试验机是利用传感器与计算机的数据采集系统得到循环荷载作用下瞬时??的轴向荷载、轴向位移，数据通过文本方式输出，对试验数据的运算与分析需试??验人员独立进行。试验设备较为大型，对于较小应力作用下的数据精确度较低，??１６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]土工格室加筋砂土试验颗粒流分析[J]. 卢少可,夏小和,张孟喜,杨纪芒. 上海大学学报(自然科学版). 2019(01)
[2]基于PFC2D的密砂直剪试验数值模拟[J]. 饶为国,张丰尧,杨迪. 河南科技. 2018(35)
[3]土工格栅-玻璃砂界面细观特性离散元研究[J]. 马强,吴峰,肖衡林. 哈尔滨工业大学学报. 2019(08)
[4]透明砂土与天然砂土动力特性对比[J]. 孔纲强,李辉,王忠涛,文磊. 岩土力学. 2018(06)
[5]取土器贯入扰动变形规律透明土试验研究[J]. 罗如平,吴跃东,刘坚,杨冬. 岩土工程学报. 2017(S1)
[6]基于透明土技术的加筋地基模型试验[J]. 陈建峰,许强,郭鹏辉,蒋松. 同济大学学报(自然科学版). 2017(03)
[7]考虑粒径效应的人工透明土模拟砂土剪切研究[J]. 高斌,郭鸿,许娇,杜宇,吴世楠,姚鹏. 四川建筑. 2016(05)
[8]熔融石英型透明砂土及其岩土工程性质[J]. 高岳,隋旺华. 徐州工程学院学报(自然科学版). 2016(02)
[9]基于透明土的隧道上浮过程结构与土相互作用模型试验[J]. 周俊宏,宫全美,周顺华. 华东交通大学学报. 2016(03)
[10]负摩阻力作用下透明土中管桩中性点位置模型试验[J]. 孔纲强,曹兆虎,孙学谨,赵红华. 铁道科学与工程学报. 2016(05)
博士论文
[1]砂土液化及其判别的微观机理研究[D]. 徐小敏.浙江大学 2012
[2]土工问题的颗粒流数值模拟及应用研究[D]. 罗勇.浙江大学 2007
[3]饱和砂土不排水动力特性及多机构边界面塑性模型研究[D]. 丰土根.河海大学 2002
硕士论文
[1]饱和砂土液化模拟及液化细观机理研究[D]. 张昭.西南交通大学 2018
[2]无水砂卵石土体工程性质研究[D]. 刘桂宾.鲁东大学 2017
[3]重载铁路路基粗颗粒填料静动力性能试验研究[D]. 刘轶.中南大学 2014
[4]基于透明土的盾构隧道开挖面稳定性分析[D]. 刘佳佳.武汉理工大学 2012
[5]基于透明土的盾构隧道模型试验初步研究[D]. 肖文辉.武汉理工大学 2011
[6]砂土在循环荷载作用下离散元数值模拟参数分析及影响因素研究[D]. 吴力平.浙江工业大学 2011
[7]松砂在循环荷载作用下力学特性的试验研究及离散元模拟[D]. 朱小可.浙江工业大学 2007
[8]人工合成透明砂土及其三轴试验研究[D]. 吴明喜.大连理工大学 2006
本文编号：3574213
【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】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１熔融石英砂颗粒??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｆｕｓｅｄ?ｑｕａｒｔｚ?ｓａｎｄ?ｐａｒｔｉｃｌｅｓ??
??整理数据分析得到颗粒级配曲线如图２－２所示。??１〇〇?Ｉ???■????？——■???＾?８０?－?＼?－??｜?．?＼?掩一「：??＼ｍ?６〇?－?＼?－??ｍ?＼??ｍ?＼??Ｓ?４０?－?＼?－??您?＼??｜２〇－???＇Ｌ‘—??１０?１?０．１??粒径／ｍｍ??图２－２熔融石英砂颗粒组成的级配曲线??Ｆｉｇｕｒｅ?２－２?Ｇｒａｄａｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅ?ｏｆ?ｆｕｓｅｄ?ｑｕａｒｔｚ?ｓａｎｄ??密实度作为衡量透明砂状态的重要指标，根据《土工试验规程》（ＳＬ２３７－１９９９）??千密度ｐｄ和孔隙比＾均为密实度的指标，但未考虑颗粒级配的影响，故引入相对密??度以的概念，由式（２－１）所示：??＝?ｅｍａｘ＿ｅ?（２－１）??Ｃ?＿?＃崳?ｍａｘ?ｍｉｎ??式中：—相对密度；??６；ａｘ—最大孔隙比，最松散状态；??ｅ；ｉｎ—最小孔隙比，最紧密状态；??ｅ?—孔隙比。??当以＝０时，孔隙比最大，试样呈松散状态；当Ｄｐｉ时，孔隙比最小，试样??呈紧密状态。用相对密度Ｄｒ规定试样的密实状态：当ｌ／３＜Ｄｒ＜２／３时，试样为中??密状态；当Ｄｒ＜ｌ／３时
?（４）试样压实完成，装上不透水石，拆开三瓣模，试样制备完成。制备后的??试样如图２－３所示。??Ｐ??图２－３透明砂试样??Ｆｉｇｕｒｅ?２－３?Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ?ｓａｎｄ?ｓａｍｐｌｅ??２．２试验仪器??冻土三轴试验机是由北京中创试仪科技有限公司生产的，主要分为四个部分，??包括油压伺服加载系统、围压系统、循环冷浴系统（本次试验中并未用到）和控??制系统，如图２－４和图２－５所示。采用电液激振方式施加动载，主要技术指标：轴??向载荷：０－１００ＫＮ；温度：常温￣－３０°Ｃ；频率：０￣２０Ｈｚ；试样尺寸：６１．８Ｘ１２５ｍｍ。??龜瞧??图２－４油压伺服加载系统与围压系统??Ｆｉｇｕｒｅ?２－４?Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ?ｓｅｒｖｏ?ｌｏａｄｉｎｇ?ｓｙｓｔｅｍ?ａｎｄ?ｃｏｎｆｉｎｉｎｇ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｓｙｓｔｅｍ??三轴试验机是利用传感器与计算机的数据采集系统得到循环荷载作用下瞬时??的轴向荷载、轴向位移，数据通过文本方式输出，对试验数据的运算与分析需试??验人员独立进行。试验设备较为大型，对于较小应力作用下的数据精确度较低，??１６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]土工格室加筋砂土试验颗粒流分析[J]. 卢少可,夏小和,张孟喜,杨纪芒. 上海大学学报(自然科学版). 2019(01)
[2]基于PFC2D的密砂直剪试验数值模拟[J]. 饶为国,张丰尧,杨迪. 河南科技. 2018(35)
[3]土工格栅-玻璃砂界面细观特性离散元研究[J]. 马强,吴峰,肖衡林. 哈尔滨工业大学学报. 2019(08)
[4]透明砂土与天然砂土动力特性对比[J]. 孔纲强,李辉,王忠涛,文磊. 岩土力学. 2018(06)
[5]取土器贯入扰动变形规律透明土试验研究[J]. 罗如平,吴跃东,刘坚,杨冬. 岩土工程学报. 2017(S1)
[6]基于透明土技术的加筋地基模型试验[J]. 陈建峰,许强,郭鹏辉,蒋松. 同济大学学报(自然科学版). 2017(03)
[7]考虑粒径效应的人工透明土模拟砂土剪切研究[J]. 高斌,郭鸿,许娇,杜宇,吴世楠,姚鹏. 四川建筑. 2016(05)
[8]熔融石英型透明砂土及其岩土工程性质[J]. 高岳,隋旺华. 徐州工程学院学报(自然科学版). 2016(02)
[9]基于透明土的隧道上浮过程结构与土相互作用模型试验[J]. 周俊宏,宫全美,周顺华. 华东交通大学学报. 2016(03)
[10]负摩阻力作用下透明土中管桩中性点位置模型试验[J]. 孔纲强,曹兆虎,孙学谨,赵红华. 铁道科学与工程学报. 2016(05)
博士论文
[1]砂土液化及其判别的微观机理研究[D]. 徐小敏.浙江大学 2012
[2]土工问题的颗粒流数值模拟及应用研究[D]. 罗勇.浙江大学 2007
[3]饱和砂土不排水动力特性及多机构边界面塑性模型研究[D]. 丰土根.河海大学 2002
硕士论文
[1]饱和砂土液化模拟及液化细观机理研究[D]. 张昭.西南交通大学 2018
[2]无水砂卵石土体工程性质研究[D]. 刘桂宾.鲁东大学 2017
[3]重载铁路路基粗颗粒填料静动力性能试验研究[D]. 刘轶.中南大学 2014
[4]基于透明土的盾构隧道开挖面稳定性分析[D]. 刘佳佳.武汉理工大学 2012
[5]基于透明土的盾构隧道模型试验初步研究[D]. 肖文辉.武汉理工大学 2011
[6]砂土在循环荷载作用下离散元数值模拟参数分析及影响因素研究[D]. 吴力平.浙江工业大学 2011
[7]松砂在循环荷载作用下力学特性的试验研究及离散元模拟[D]. 朱小可.浙江工业大学 2007
[8]人工合成透明砂土及其三轴试验研究[D]. 吴明喜.大连理工大学 2006
本文编号：3574213
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/diqiudizhi/3574213.html
