建筑垃圾路基变形特性数值模拟及其填筑技术研究

发布时间：2020-04-11 22:22

【摘要】：随着我国城市建设的快速发展,建筑垃圾的产生量快速增长,成为了城市发展过程中的一大困扰。如果将建筑垃圾用作道路路基填料,不仅可以节约土地资源,还可以变废为宝,具有显著的经济效益和社会意义。本文以建筑垃圾用于路基填筑为研究对象,开展离散元数值模拟和试验段工程现场测试。系统研究了建筑垃圾路基填筑技术和填筑质量控制措施,取得了以下主要研究成果:(1)利用PFC2D软件,模拟了建筑垃圾在一维情况下的压缩变形过程。揭示了压缩变形和颗粒破碎的关系,分析了材料压缩变形过程的细观变化机理,从微观角度上分析了颗粒破碎的受力模式和破碎形态,并研究了材料参数对压缩变形的影响。(2)利用离散单元模型模拟了建筑垃圾在振动荷载作用下的路基压实过程,分析了建筑垃圾在振动荷载作用下的运动规律、路基压实机理和压实效果,得到了碾压过程中的沉降规律,对压实稳定后的颗粒进行颗粒粒径分析,粒径分布符合分形模型。(3)基于建筑垃圾路基试验段,分析了建筑垃圾材料的成分,根据现场施工状态和材料特点,确定了建筑垃圾路基填筑的施工工艺和施工质量控制方法,对路基施工完成后的沉降和粒径分布进行了统计分析。
【图文】：

均匀分布,粘结模型,本构关系

图 2-3 粘结模型的本构关系Fig.2-3 Constitutive relation of bond model粘结模型允许在接触处有拉力的存在，即颗粒间重叠量小于零时，，接触粘结可以提供粘结力将颗粒捆绑在一起，颗粒间拉力大小不能超过接触模型中给定的抗拉强度。接触粘结将颗粒与颗粒凝聚在一起，通过PROPERTY命令及关键字n_bond和s_bond来分别设定接触粘结的法向粘结力和切向粘结力。模拟颗粒破碎的原则如下：（1）当接触处法向拉力超过法向粘结力，则接触粘结发生破坏，且接触处法向力和切向力会消失；（2）当接触处切向作用力超过切向接触力，则接触粘结发生破坏。若法向作用力为拉力，则切向力和法向力会消失；若法向作用力为压力，则接触处法向力不变，切向力仍然保持原来大小且不超过最大摩擦力。在计算过程中的任一时刻，接触粘结模型和滑动模型必有且仅有一个存在。平行粘结模型是在接触颗粒间一个有限尺寸的胶结体。通过 SET disk 命令可以将颗粒作为厚度为单位 1 的圆柱体进行计算，否则将颗粒作为球体进行计算。平行粘结模型可以和其他的接触模型共同存在，平行粘结模型不会阻止颗粒间的相对滑动。平行粘结模型可以传递颗粒间的力和力矩。接触粘结模型可以看成均匀分布在形心为接触点的圆形或矩形区域的一系列弹簧，具有恒定的法向切向刚度。由于平

物理模型,阻尼,稳态解

siF 分别是法向分量和切向分量。模型胶结体边缘处最大拉应力和剪应力可以根据下面式子max-nsiFMRA I max-s niF MRA J 应力超过法向强度或者最大剪应力超过切向作用强度，则破坏。阻尼过程中颗粒系统的能量通过滑动摩擦来消散。不过有些模者是在有限的时步内很难达到稳态解。PFC2D 软件中有局阻尼三种来消散动能。局部阻尼和混合阻尼作用在每个颗接触上的。局部阻尼给颗粒施加了一个正比于不平衡力的阻尼的一种特殊情况，即模拟所得的稳态解包含了明显的物理模型如图 2-4 所示。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U416.1;U414

【参考文献】