發(fā)布時間：2020-08-19 18:29

【摘要】：從細觀角度對土體進行研究,并建立起宏、細觀力學行為聯(lián)系,已經(jīng)成為土體力學界關(guān)注的熱點課題。本文從宏觀和細觀兩種不同角度出發(fā),綜合了宏觀土力學試驗、離散元顆粒流(Particle Flow Code,PFC)模擬以及細觀理論三方面對土體力學行為及演化規(guī)律進行了研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)采用PFC2D軟件對砂土的直剪試進行了數(shù)值模擬分析,模擬采用球狀顆粒,本構(gòu)模型為線性模型。通過對其細觀參數(shù)進行敏感性分析,并與文獻宏觀試驗數(shù)據(jù)對比,標定了模擬中的三個細觀參數(shù),模擬結(jié)果與宏觀試驗的抗剪強度曲線吻合較好,表明采用PFC來模擬砂土宏觀力學性能和合理性和有效性;(2)本文采用快剪試驗得到了南寧地區(qū)粉質(zhì)粘土的粘聚力、內(nèi)摩擦角和抗剪強度線�；赑FC2D軟件建立直剪分析模型,采用線性粘結(jié)接觸本構(gòu)模型對粉質(zhì)粘土的剪切試驗過程進行了模擬,并對其中5個細觀參數(shù)進行了敏感性分析。通過對細觀參數(shù)的分析標定,得到了與粉質(zhì)粘土宏觀力學參數(shù)較為吻合的曲線;驗證了采用顆粒流方法模擬非圓顆粒細觀形態(tài)粉質(zhì)粘土宏觀力學性能的可行性,為粘土的細觀模擬和宏細觀分析提供了新思路;(3)基于粉質(zhì)粘土線性粘結(jié)本構(gòu)模型的標定結(jié)果,采用PFC2D軟件對剪切過程中顆粒的運動狀態(tài)和分布情況進行了分析。研究發(fā)現(xiàn)力鏈網(wǎng)絡(luò)在整個剪切過程中承受外載荷起了決定性的作用,配位數(shù)、孔隙率與接觸、力鏈網(wǎng)絡(luò)相對應(yīng),加載過程中孔隙率整體先減小,之后強力鏈隨著剪切的方向集中在左下至右上的區(qū)域內(nèi),而左下和右下的孔隙率增大,且力鏈較弱。剪切過程中各向異性特征較為明顯,力學特性主要受法向接觸力的影響,顆粒在剪切過程中經(jīng)過不斷地翻滾、錯動以及位置重排列,各向異性的方向總是朝著合力較強的方向。(4)等徑與不等徑顆粒間液橋的幾何形態(tài)推導得到了兩個相應(yīng)的基質(zhì)吸力幾何解,給出了基質(zhì)吸力的計算公式,得到,該解比經(jīng)典的Young-Laplace近似解具有更高的精確度。計算表明,與本文的幾何解相比,Young-Laplace近似解在較大顆粒間距時會產(chǎn)生不可忽略的誤差;(5)在濕顆粒液橋吸力理論分析基礎(chǔ)上,建立了不等徑顆粒的圓臺單胞分析模型,研究了不同切向位移下基質(zhì)吸力、毛細作用力和切向力的變化規(guī)律。系統(tǒng)研究了不同細觀參數(shù)下等大顆粒與不等大顆粒單胞切應(yīng)力和切向位移的關(guān)系。研究結(jié)果表明,液橋切應(yīng)力隨著切向位移的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢,液橋切應(yīng)力峰值隨著顆粒半徑比的減小而增大,在飽和度較低時隨著飽和度的增加而增加。濕顆粒間的吸力的研究對土體宏觀性能有重要影響,濕顆粒間的切應(yīng)力峰值研究對土體粘聚力有重要意義。
【學位授予單位】：廣西大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU41;O34
【圖文】：

圖２－１邋ＰＦＣ計算過程示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＰＦＣ邋ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑１２逡逑

圖３－１固結(jié)快剪應(yīng)力－位移曲線逡逑Ｆｉｇ．邋３－１邋Ｓｔｒｅｓｓ－ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ邋ｆａｓｔ邋ｓｈｅａｒ逡逑試驗顆粒流數(shù)值模擬逡逑

邐１０逡逑Ｓｈｅａｒ邋ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ邋／ｍｍ逡逑圖３－１固結(jié)快剪應(yīng)力－位移曲線逡逑Ｆｉｇ．邋３－１邋Ｓｔｒｅｓｓ－ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ邋ｃｕｒｖｅ邋ｏｆ邋ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ邋ｆａｓｔ邋ｓｈｅａｒ逡逑３．３砂土直剪試驗顆粒流數(shù)值模擬逡逑基于現(xiàn)有文獻［８５］的室內(nèi)試驗結(jié)果，通過比較室內(nèi)直接剪切試驗和數(shù)值模擬的結(jié)果，逡逑當兩者有較高的吻合度時，可以認為數(shù)值模型在一定程度上反映室內(nèi)試驗特征。所以，逡逑下文主要的任務(wù)就是通過顆粒流數(shù)值模擬軟件ＰＦＣ建立起宏觀與細觀參數(shù)之間的內(nèi)在逡逑聯(lián)系。相關(guān)的操作步驟如下：逡逑（１）

【參考文獻】

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本文編號：2797431