粘性土竖向干缩裂缝演化离散元数值模拟

发布时间：2020-12-24 12:28

　　在自然环境中,粘性土竖向干缩裂隙是导致土堤坝、土坡及粘土衬垫等产生渐进破坏的重要因素。早在六十年代就粘性土问题已有大量研究,但对粘性土干缩开裂机制还处在定性分析和理论假设阶段,对土体在干燥收缩开裂过程中的关键物理力学参数的变化规律研究还不够深入。而今,随着科学技术水平的提升,为了对粘性土干缩开裂过程的深入研究,在裂缝模拟上具有优势的离散元数值分析方法逐渐被应用到到复杂多变的岩土力学中。目前数值模拟主要集中在表面裂缝的演化,对竖向干缩开裂过程模拟较少,而且通常没有考虑湿度迁移与应力耦合作用。本文以典型粘性土为研究对象,主要采用数值分析的方法,结合前人典型粘性土干缩试验,运用PFC离散元软件建立了湿度扩散模型,实现了湿度-应力耦合作用的二维离散元数值模拟模型。通过各种变参数模拟,详细分析了粘性土在失水收缩开裂的过程中开裂面上颗粒的受力变化以及土体的力学特性与水土特性参数对粘性土失水开裂过程的影响,得到以下结论:（1）初步推倒了导热理论与渗流理论各参数间的对应关系,为运用PFC离散元导热模块模拟土中水的渗流奠定了基础。（2）在前人研究的基础上,建立了考虑湿度-应力耦合作用二维离散元模拟方法。... 

【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－１粘性土水份蒸发过程示意图［７２］??２．１．?１常速率阶段??

２．?２．?２水量平衡模型??水量平衡模型建立的基础是地表水量总体守恒。即认为在某一确定的系统中，??水份的流失与补充是相等的（如图２－２），水量平衡模型主要应用于农业灌溉和??水文地质学中。??７／?＼＼、??图２－２地表水量平衡示意图？??Ｂｌｉｇｈｔ等［７８’?８７１根据大气水平衡得到以下公式：??Ｂ?＝?Ｐ－Ｅ?（２－５）??上式中：Ｂ是降水Ｐ和蒸发Ｅ间的平衡量，若不发生冰冻时，降水全部由降雨（Ｒ）??组成。并在此基础上提出下式：??Ｐ?－?（１?＋?Ｒｏｆｆ）?＝?ＥＴ?＋?Ｒｅ?ｃｈ?＋?ＡＳ?（２－６）??式中：Ｉ是地表截流；??Ｒｏｆｆ是地表径流；??ＥＴ是蒸散总量；??Ｒｅ?ｃｈ是地下水回补量；??ＡＳ是土体储存水增加量。??此外，Ｂｌｉｇｈｔ还提出了此方程其他变化形式，如在垃圾填埋场中，渗滤液??需要重点考虑，有以下公式：??Ｐ?－?（Ｉ?＋?Ｒｏｆｆ）?＋?ＡＷ－ＥＴ＋Ｌ?＋?ＡＳ?（２－７）??式中：Ｌ是垃圾形成或补充的渗滤液；??Ａ?Ｗ是垃圾中含有的水分。??Ｃｕｉ［８２］等对Ｂｌｉｇｈｔ的公式作出了详细的阐述，分析了蒸发量直接和间接的测??量方法，并提出了蒸发量测量中需要改进的地方。??１０??

PFC2D模型试样粒径分布图

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：2935657