我國西北地區(qū)地處黃土高原。隨著地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及國家近年來“一帶一路”戰(zhàn)略的實(shí)施,西北地區(qū)交通路網(wǎng)建設(shè)不斷完善。交通線路穿越這些地區(qū)障礙的主要措施是削山填溝,由此高填黃土明洞應(yīng)用越來越廣泛。目前對于高填方黃土明洞的研究較少,基于連續(xù)介質(zhì)理論的分析主要集中在室內(nèi)縮尺模型試驗(yàn)和有限元軟件數(shù)值模擬。而實(shí)際上黃土是一種具有散粒體性質(zhì)的非連續(xù)介質(zhì)材料,利用連續(xù)介質(zhì)理論的有限元軟件對此進(jìn)行研究與實(shí)際不符。為此,本文通過顆粒流軟件進(jìn)行數(shù)值模擬,分析得到相關(guān)結(jié)論如下:（1）利用雙軸試驗(yàn)進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定,通過建立顆粒集合體模型,不斷調(diào)整顆粒間的接觸參數(shù),使其和宏觀物理參數(shù)具有相同或相近的力學(xué)響應(yīng),以此來標(biāo)定顆粒間的微觀參數(shù),得到適用于高填黃土明洞顆粒流模型的參數(shù)。（2）通過無邊坡高填黃土明洞顆粒流數(shù)值模型,分析得到明洞上方土壓力和顆粒豎向位移變化規(guī)律,探討了黃土粒徑大小、填土壓實(shí)度以及明洞截面形狀對高填黃土明洞洞頂土壓力和黃土顆粒豎向位移的影響。研究結(jié)果表明,對于無邊坡高填黃土明洞,明洞洞頂不會出現(xiàn)土拱效應(yīng),且洞頂土壓力模擬值大于理論計(jì)算值;相對于黃土粒徑大小與填土壓實(shí)度而言,明洞截面形狀對明洞洞頂土壓力影... 

【文章來源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

實(shí)體接觸示意（a）顆粒-顆粒（b）顆粒-墻

粘結(jié)模型是對法向力和剪切力合力最大值的規(guī)定。在顆粒流模型中，默認(rèn)情況下顆粒之間是沒有粘結(jié)的，如有需要可以在顆粒與顆粒間建立粘結(jié)模型。粘結(jié)模型主要有接觸粘結(jié)模型和平行接觸粘結(jié)模型。接觸模型示意如圖2.3。（a）接觸粘結(jié) （b）平行粘結(jié)圖2.3粘結(jié)模型圖2.3（a）中為接觸粘結(jié)模型，該模型類似于在小范圍內(nèi)施加粘結(jié)的點(diǎn)接觸，只能傳遞力，不能傳遞彎矩；圖2.3（b）中為平行粘結(jié)模型，該模型是在顆粒間一定截面形狀和尺寸范圍內(nèi)施加粘結(jié)，不僅能夠傳遞力還能夠傳遞彎矩。在一個(gè)模型中這兩種粘結(jié)類型允許同時(shí)存在，但粘結(jié)模型只允許在顆粒間存在，顆粒與墻體間不能施加粘結(jié)，也不允許存在粘結(jié)。（a）接觸粘結(jié)模型接觸粘結(jié)模型類似于在顆粒間接觸點(diǎn)處沿法向和切向方向分別設(shè)置一對具有給定剛度的彈簧實(shí)現(xiàn)，彈簧能夠承受相應(yīng)的拉應(yīng)力和剪應(yīng)力，在接觸粘結(jié)未發(fā)生破壞時(shí)，顆粒間不會發(fā)生相對滑動。接觸粘結(jié)模型包括法向粘結(jié)強(qiáng)度和切向粘結(jié)強(qiáng)度兩個(gè)參數(shù)。當(dāng)顆粒間重疊0nU <時(shí)，表征顆粒間脫離接觸，此時(shí)接觸粘結(jié)處出現(xiàn)張力，當(dāng)法向

接觸張力超過接觸粘結(jié)法向強(qiáng)度時(shí)，粘結(jié)失效，并將法向接觸力和切向接觸力歸零；當(dāng)切向接觸力大于或等于切向接觸粘結(jié)強(qiáng)度時(shí)，粘結(jié)同樣失效，但在切向力達(dá)到摩擦極限前，接觸力保持不變。接觸粘結(jié)本構(gòu)關(guān)系如圖2.4所示。（a）法向接觸力分量 （b）切向接觸力分量圖2.4接觸粘結(jié)接觸位置本構(gòu)關(guān)系示意（b）平行粘結(jié)模型平行粘結(jié)模型用于描述顆粒間有限尺寸內(nèi)有夾層材料或膠結(jié)材料的材料本構(gòu)特性，材料的截面可以為圓形或矩形。平行粘結(jié)可以想象為一組有恒定法向剛度與切向剛度的彈簧均勻分布于接觸平面內(nèi)。顆粒間接觸位置的相對運(yùn)動在膠結(jié)材料中產(chǎn)生力和彎矩。力和彎矩作用于兩個(gè)粘結(jié)顆粒，并且與材料粘結(jié)邊界上的最大法向和切向應(yīng)力相關(guān)。如果當(dāng)中任何一個(gè)方向上最大應(yīng)力超過相應(yīng)的粘結(jié)強(qiáng)度，平行粘結(jié)就發(fā)生破壞。平行粘結(jié)模型主要包括五個(gè)特征參數(shù)：法向和切向剛度、法向和切向強(qiáng)度、粘結(jié)半徑。它反映了接觸顆粒在有限區(qū)域內(nèi)有填充膠合材料的本構(gòu)特性，可與前面所述的滑動模型或接觸粘結(jié)模型同時(shí)存在。平行粘結(jié)模型示意見圖2.5所示。


本文編號：3484114