帶承臺單樁工作機理模型試驗及三維離散元數(shù)值模擬

三維離散顆粒單元模擬無黏性土的工程力學性質(zhì)——基于三維離散單元顆粒流理論，引入了在極限剪力狀態(tài)下顆粒間可以發(fā)生滑動的接觸本構(gòu)模型，建立顆粒體試樣，并賦予顆粒相應的細觀結(jié)構(gòu)參數(shù)進行無黏結(jié)摩擦材料的三維應力應變數(shù)值模擬。通過大量的顆粒流數(shù)值試驗，...

離散元模擬碎裂結(jié)構(gòu)巖體應力傳播特征——采用udec數(shù)值分析軟件,建立碎裂結(jié)構(gòu)巖體數(shù)值模型,研究碎裂結(jié)構(gòu)巖體應力傳播的結(jié)構(gòu)效應。碎裂結(jié)構(gòu)巖體既不同于塊裂結(jié)構(gòu)巖體,又不同于完整結(jié)構(gòu)巖體,這種結(jié)構(gòu)巖體在無圍壓和低圍壓條件下應力傳播和變形特征具有明顯的結(jié)構(gòu)效...

隨著國家對基礎設施建設投資力度的不斷加大,一些需要穿越碎石土體的隧道不斷涌現(xiàn)。針對鐵路、公路建設中遇到的碎石土隧道的自穩(wěn)問題,利用改進后的三維離散元模型及編制的計算軟件,對碎石土隧道的自穩(wěn)性進行了模擬分析,探討了粒徑與隧道自穩(wěn)性之間的關系,研究了粒徑分別為0.1,0.2,0.35,0.5,1,2m等碎石土隧道能夠自穩(wěn)時的最大跨度,并模擬分析了碎石土隧道塌落量與跨度之間的關系。使用的方法和得出的結(jié)論對類似工程有一定的參考意義。

碎石土隧道自穩(wěn)性的三維離散元分析——隨著國家對基礎設施建設投資力度的不斷加大，一些需要穿越碎石土體的隧道不斷涌現(xiàn)。針對鐵路、公路建設中遇到的碎石土隧道的自穩(wěn)問題，利用改進后的三維離散元模型及編制的計算軟件，對碎石土隧道的自穩(wěn)性進行了模擬分析，...

吸力錨是近年來在海洋工程中出現(xiàn)并得以迅速發(fā)展的一種新型基礎形式。然而吸力錨施工中產(chǎn)生的土塞現(xiàn)象對順利施工和安全使用構(gòu)成了嚴重的威脅。文章采用了離散單元法來研究吸力錨施工中的土塞現(xiàn)象,并得到了一些結(jié)論。圓形剛性顆粒模型是文章中所采用的基本模型,同時動態(tài)松弛法成為基本的求解方法

吹填淤泥是典型的由水力吹填形成的欠固結(jié)沉積軟土,因此常選用真空預壓法對其進行加固。由于吹填淤泥缺乏穩(wěn)定的土骨架結(jié)構(gòu),在真空預壓過程中土顆粒發(fā)生大范圍的流動。隨著顆粒流動的發(fā)生,土體孔隙結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不均勻分布,并且排水板周圍形成相對密實和弱透水性的\"土柱\"。文中利用離散元方法,數(shù)值模擬真空預壓過程中吹填淤泥地基固結(jié)過程,研究固結(jié)后土體孔隙率的不均勻變化隨多個因素的變化規(guī)律。其次,依據(jù)數(shù)值模擬的結(jié)果提出一種新的真空固結(jié)吹填淤泥地基的施工工藝。該施工工藝通過調(diào)整打設排水板的步驟提高真空預壓固結(jié)的效率。

利用側(cè)面透明的模型箱和鋁管半模樁模擬開口管樁在砂土中的沉樁過程。利用高分辨率數(shù)碼攝錄設備觀察土塞形成的3個階段,分析土塞形成的力學機制。在模型試驗基礎上,通過二次開發(fā)顆粒流程序pfc2d對沉樁全過程進行離散元數(shù)值模擬。結(jié)果表明,pfc2d能夠模擬開口管樁從開始刺入砂土到形成土塞并最終呈現(xiàn)閉口管樁性態(tài)的整個過程;通過定性研究開口管樁在沉樁過程中土塞的形成演化規(guī)律、樁土接觸面、土顆粒細觀組構(gòu)變化以及砂土顆粒運動規(guī)律等,從細觀尺度出發(fā)探討開口管樁沉樁過程中砂土的變形機制和土塞的形成機制。

被動側(cè)向受荷樁模型試驗及顆粒流數(shù)值模擬研究——本文采用室內(nèi)模型試驗與顆粒流數(shù)值模擬相結(jié)合的方法對砂土中被動側(cè)向受荷短樁樁土相互作用性狀進行了較系統(tǒng)和深入的研究。在室內(nèi)模型試驗中，研究了短樁在松砂、中密砂、密砂中的擋墻荷載一位移關系，樁頂位移對...

大直徑超長單樁豎向承載性能離心模型試驗研究——通過單樁離心模型試驗，獲得了荷載與沉降關系曲線、樁身軸力分布，研究了大直徑超長樁在豎向荷載作用下，樁側(cè)摩阻力、樁端阻力、樁身壓縮變形等變化規(guī)律，分析了樁端注漿對承載特性的影響，驗證了設計參數(shù)。

結(jié)合某海上風電場樁基工程中的大直徑超長鋼管樁抗拔承載力研究,利用離心模擬技術(shù),初步推求得出荷載-位移的關系曲線(即q-s曲線),并與現(xiàn)場抗拔試驗成果得出的q-s曲線進行了比較,分析兩者加載方式和加載速率的不同對q-s曲線的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),上拔力的加載速率較快,求得的單樁抗拔極限承載力偏高。

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在準二維平面應變條件下,運用所研制的深基坑開挖室內(nèi)試驗模型,通過模擬板樁墻支護深基坑在無支撐懸臂式支護、單支撐和雙支撐支護等3種支護形式下的開挖,測量出深基坑支護結(jié)構(gòu)的位移、土體表面的沉降及土體位移場的變化,探討了板樁墻的插入比λ、有無橫向支撐及支撐的位置對基坑開挖變形的影響規(guī)律,為基坑變形機理的研究及預測提供依據(jù).

粘土中超長單樁的模型試驗研究——超長樁的承載性能是一個非常復雜的問題，通過室內(nèi)模型試驗對超長單樁在豎向荷載作用下的荷載傳遞機理進行分析，研究了超長樁的一些承載性能問題。

利用振動臺對phc管樁進行單樁承臺模型試驗;同時將土體-phc管樁-上部結(jié)構(gòu)視為共同工作整體,建立三維有限元模型,再以abaqus軟件為計算平臺,對單樁試驗工況下的地震反應進行數(shù)值模擬計算,并將試驗結(jié)果與數(shù)值模擬計算結(jié)果進行對比分析。結(jié)果表明:數(shù)值模擬和振動臺模型試驗基本吻合,兩者得到的地震反應影響體現(xiàn)出相似的規(guī)律性,印證了模型試驗的可靠性和數(shù)值模型的合理性。

鹽漬土路基的離散元模型及破壞響應研究——通過建立路基的離散元模型，數(shù)值模擬了鹽漬土路基在荷載作用下的破壞響應，給出了組成路基顆粒在荷載作用后的位移大小和運動方向，并把路基劃分成l0層，對比分析了各層位移量的大小?！　?/p>

結(jié)合廣州地鐵三號線盾構(gòu)隧道工程實例,提出鋼筋混凝土襯砌結(jié)構(gòu)三維非線性有限元計算模型,應用非線性有限元程序ansys分析了上部和周圍土體荷載作用下襯砌的應力場與變形情況。結(jié)構(gòu)計算模型采用三維實體單元,考慮了襯砌與周圍土體的共同作用、土體和鋼筋混凝土材料的非線性性質(zhì),通過模型剛度折減考慮了管片接頭的不連續(xù)性對襯砌應力和變形性質(zhì)的影響。為驗證數(shù)值分析結(jié)果,進行了襯砌結(jié)構(gòu)的相似模型試驗。給出了襯砌結(jié)構(gòu)的應力場、應變場、結(jié)構(gòu)整體位移以及裂紋的分布圖。

帶承臺摩擦單樁荷載傳遞特性的原位試驗研究——在地基表層鋪設約1．5m厚礫石砂替換耕植土后，對3根帶承臺摩擦單樁進行荷載傳遞特性試驗．承臺尺寸分別為1．25，1．5o，1．75m，樁長分別為1o，17，25m．得到了各種樁一承臺一地基共同作用特性的觀測成果．3個...

針對大型平面鋼閘門的流激振動問題,制作了大型平面鋼閘門的水工模型,通過水力學試驗研究了閘門脈動壓力特性;并制作彈性相似模型,采用試驗模態(tài)分析法研究閘門的結(jié)構(gòu)動特性、運用三維有限元數(shù)值模擬手段計算閘門的自振特性。對比發(fā)現(xiàn),閘門自振頻率的計算值與試驗值非常接近,振型完全一致,通過數(shù)值計算可考察流固耦合效應對閘門動特性的影響。基于水力學試驗采用動力時程方法計算了閘門流激振動響應,評價了閘門的抗振安全,可為閘門結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計提供依據(jù)。

潛水攪拌機是污水處理的專用設備,目前對該攪拌器的檢驗、性能比較、優(yōu)化設計等方面的研究,采用的是試驗的方法,而應用數(shù)值模擬軟件優(yōu)化潛水攪拌的研究很少。應用cfd軟件,利用多重參考系法(mrf),對潛水攪拌機的三維流場進行了數(shù)值模擬計算,分析并研究了潛水攪拌機的流態(tài)特性,計算了湍流狀態(tài)下潛水攪拌機的功率準數(shù),并得到了功率曲線,為潛水攪拌機的實際工程應用提供了參考依據(jù)。

為探明砂土地層盾構(gòu)隧道掌子面的穩(wěn)定性,以chambon和corté開展的模型試驗為基礎,采用三維離散元方法研究了隧道埋深對隧道掌子面穩(wěn)定性的影響規(guī)律,并從細觀角度解釋了開挖面失穩(wěn)機理.離散元模型引入了三維柔性應力邊界,將模型試驗中空氣或流體壓力對掌子面的支撐效應抽象為作用在掌子面顆粒上的指定支護壓力,逐步減少該壓力,結(jié)合地層變形精確得到極限支護壓力.通過刪除進入隧道輪廓內(nèi)的砂土顆粒模擬盾構(gòu)開挖,以考慮該施工力學行為對掌子面穩(wěn)定性的影響.研究結(jié)果表明：隧道埋深與隧道直徑之比小于等于1.0時,掌子面極限支護壓力隨埋深增加而增加,此后趨于穩(wěn)定,砂土地層中極限支護壓力比隨埋深增加而減少,地表沉降突增點對應的支護壓力小于掌子面極限支護壓力,失穩(wěn)區(qū)直接發(fā)展到地表,工程中應同時關注地表沉降與倉內(nèi)支護壓力以保證開挖面穩(wěn)定;隧道埋深與隧道直徑之比大于等于2.0時拱頂上方形成了穩(wěn)定的塌落拱,延伸高度分別約為0.7d（隧道直徑）~1.3d與0.9d~2.3d.

邊坡巖體是非均質(zhì)、各向異性、不連續(xù)的復雜介質(zhì),由結(jié)構(gòu)面和所圍限的結(jié)構(gòu)體組成,結(jié)構(gòu)面常?？刂浦鴰r體的穩(wěn)定性。離散元法將巖體離散為塊體單元,單元可以發(fā)生變形、移動和分離,可以較為真實地模擬不連續(xù)巖體在受結(jié)構(gòu)面控制下發(fā)生變形破壞的過程。本文以某邊坡為對象,在現(xiàn)場采樣基礎上,統(tǒng)計分析了優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面方位和可能發(fā)生的變形破壞模式,采用三維離散元軟件3dec分析了不同工況下的邊坡穩(wěn)定性。

三維離散元不同尺度結(jié)構(gòu)面計算方法及其在巖土爆破中的應用——在塊體離散元面一面接觸的基礎上，給出不同尺度結(jié)構(gòu)面的計算方法，建立離散元對巖土爆破模擬的計算模型，實現(xiàn)塊體白分裂計算程序，在藥包附近采用小尺度塊體，遠區(qū)采用大尺度塊體，可以更為準確地描...