雙軸壓縮試驗中砂土剪切帶形成的離散元模擬分析

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(yù)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(yù)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(yù)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(shè)排水板的步驟提高真空預(yù)壓固結(jié)的效率。

離散元模擬碎裂結(jié)構(gòu)巖體應(yīng)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(yīng)力傳播的結(jié)構(gòu)效應(yīng)。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(yīng)力傳播和變形特征具有明顯的結(jié)構(gòu)效...

為了研究建筑織物膜材的剪切力學(xué)性能,提出一種新的剪切測試方法。采用中心區(qū)域?qū)挾群退谋坶L度均為16cm的十字形試件,試件紗線的經(jīng)緯向與加載方向呈45°角。根據(jù)膜材變形和應(yīng)力關(guān)系,推導(dǎo)了剪應(yīng)力和剪應(yīng)變的計算方法。定義了使試件中心區(qū)域產(chǎn)生三個循環(huán)剪應(yīng)力場的加載譜,循環(huán)產(chǎn)生正負交替的剪切應(yīng)力。試驗采用表面拋光的(polyvinylidenefluoride,聚偏氟乙烯)涂層膜材,測量x、y兩個方向的應(yīng)力和應(yīng)變,通過計算得到剪切應(yīng)力應(yīng)變曲線,并對試驗結(jié)果進行分析。結(jié)果表明,新的剪切測試方法能夠反映建筑織物膜材剪切力學(xué)性能。最后通過有限元方法模擬材料受剪狀態(tài)下的應(yīng)力和應(yīng)變,與試驗得到的應(yīng)力值和應(yīng)變值相近。

以數(shù)字化攝影測量技術(shù)為基礎(chǔ),利用可視化室內(nèi)模型試驗及三維離散元數(shù)值模擬方法,對不同承臺尺寸的帶承臺單樁荷載傳遞特性、樁周土變形分布模式及細觀結(jié)構(gòu)參數(shù)變化規(guī)律進行研究。研究結(jié)果表明:基樁在加載初期首先達到極限承載力,帶臺單樁的后期承載力主要由承臺下土體來承擔(dān),隨著承臺尺寸的增加,承臺對基樁承載力的削弱作用以及對土體側(cè)向變形的約束效應(yīng)逐漸增強。對于較大承臺帶臺單樁,其豎向變形影響范圍將擴展到樁端附近,樁端土體仍然呈現(xiàn)單樁的孔穴擴張變形模式,小承臺帶臺單樁隨樁端土體的刺入呈沖剪破壞模式,而大承臺帶臺單樁最終呈現(xiàn)一定的整體剪切破壞模式。研究成果對于其他樁型工作機理研究具有重要參考價值。

利用彎曲元測試砂土剪切模量的國際平行試驗——首先介紹了彎曲元技術(shù)的基本原理和應(yīng)用研究情況，然后詳細報道了浙江大學(xué)巖土工程研究所參與此次國際平行試驗的試驗內(nèi)容和初步分析結(jié)果。試驗對象為飽和toyoura砂，內(nèi)容為排水條件下的多級加荷三軸(固結(jié)比kc=l，2...

無粘性土中剪切帶形成的數(shù)值模擬——1、解決應(yīng)變局部化問題的關(guān)鍵是需要在數(shù)值分析過程中采用狀態(tài)相關(guān)的本構(gòu)模型?！　?、排水條件下，剪切帶容易在緊砂中產(chǎn)生，而不容易在密砂中產(chǎn)生?！　?、剪切帶產(chǎn)生以后，土體中的變形分為兩種模式：即剪切帶中的塑性軟...

砂土單調(diào)剪切力學(xué)性狀的顆粒流模擬——利用離散單元法中的二維顆粒流方法(pfc2d)，采用了兩種不同接觸剛度模型對福建標(biāo)準(zhǔn)砂常規(guī)三軸試驗結(jié)果進行了細觀數(shù)值模擬，并探討了不同圍壓水平下兩種接觸剛度模型的適用性．研究結(jié)果表明：對于hertz-mindlin接觸模型，細...

粉砂土及其加筋土大三軸剪切試驗及結(jié)果分析——加筋復(fù)合體中，土工格柵的作用相當(dāng)于給土體施加等效圍壓．在有限元計算中，可以用等效圍壓代替格柵的作用，加在土單元上，模擬筋材本身的單元并不出現(xiàn)．等效圍壓值的大小取決于筋材的變形．通過試驗分析表明，當(dāng)-...

超固結(jié)粘土的剪切帶數(shù)值模擬——基于中井的子負荷面本構(gòu)關(guān)系模型，采用高精度的隱式應(yīng)力積分算法，研究了平面應(yīng)變試驗中超固結(jié)粘土試樣的變形局部化問題。模擬了不同的加載速度和邊界約束條件，得到了超固結(jié)比為8的藤森粘土土體內(nèi)部明顯可見的x型剪切帶和單一型...

云南磷化集團下屬的尖山磷礦坡頂出現(xiàn)裂縫后,采取了包括停產(chǎn)、封堵處理裂縫、加強坡頂?shù)难不赜^測等一系列措施,避免了裂縫的進一步發(fā)展和惡化,對邊坡的暫時穩(wěn)定性起到積極的作用。但在對該礦山穩(wěn)定性的判斷上由于監(jiān)測數(shù)據(jù)不足,存在一定的誤區(qū)。以云南磷化集團礦山重大事故隱患辨識和危險性評價研究為依托,采用離散元對邊坡穩(wěn)定性進行了模擬,模擬結(jié)果表明,在現(xiàn)狀條件下(邊坡長200m),如果出現(xiàn)裂縫的區(qū)域全部滑落,則大約滑落量為95萬m3,嚴(yán)重影響到采場采剝作業(yè)的人生及設(shè)備安全。經(jīng)方案比較,局部放緩成本較低,可降低相關(guān)風(fēng)險。

砂土應(yīng)力路徑試驗的數(shù)值模擬——在一組應(yīng)力路徑試驗的基礎(chǔ)上，利用砂土的狀態(tài)相關(guān)本構(gòu)模型，對不同應(yīng)力路徑下飽和砂土在三軸固結(jié)排水剪切過程中的變形特性進行模擬。將模擬結(jié)果與試驗結(jié)果進行比較，發(fā)現(xiàn)這種狀態(tài)相關(guān)本構(gòu)模型不僅能夠較好地模擬出不同應(yīng)力路徑下...

深基坑中剪切帶的形成及局部化變形試驗研究——由于高層建筑以及地鐵工程的迅速發(fā)展，上海深基坑工程已經(jīng)深達第五層灰色黏士所在范圍，本文運用國內(nèi)第一臺平面應(yīng)變儀對上海第五層灰色黏土進行了常規(guī)平面應(yīng)變試驗，試驗過程中量測了孔隙不壓力的變化以及應(yīng)變局部...

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(chǔ),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(yīng)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(yīng)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(xué)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(yīng)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(yīng)同時關(guān)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.

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(chǔ),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(yīng)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(yīng)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(xué)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(yīng)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(yīng)同時關(guān)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.

滑坡侵蝕離散元分析研究——首先介紹了離散單元法分析原理，用銅王公路2滑坡侵蝕實例建立了地質(zhì)模型，根據(jù)黃土中實際最為發(fā)育的垂直節(jié)理面以及層面來劃分單元及建立計算模型，滑坡體被這2組結(jié)構(gòu)面分割成297個單元，滑體以下的滑床基巖部分作為固定單元處理。...

基于數(shù)字照相的砂土剪切變形模式的試驗研究——利用自行研制的數(shù)字照相量測軟件包photoinfor和自行設(shè)計的大型剪切試驗裝置，在不同圍壓下，對砂土的剪切變形模式以及土體變形局部化的發(fā)生、發(fā)展和演變過程進行了全面觀測．結(jié)果表明：砂土變形區(qū)域呈紡錘型，由多...

飽和砂土最大動剪切模量的不同試驗對比研究——對233個飽和砂土土樣室內(nèi)試驗確定的最大動剪切模量和同一位置現(xiàn)場原位試驗確定的最大動剪切模量進行了對比研究。結(jié)果表明：兩者相差很大，室內(nèi)試驗結(jié)果基本上小于現(xiàn)場試驗結(jié)果，埋藏深的土樣相差更大；室內(nèi)試驗的...

隨著國家對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)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(shè)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(guān)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(guān)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。

通過對福建標(biāo)準(zhǔn)砂進行不同圍壓、不同中主應(yīng)力系數(shù)下的不排水真三軸剪切試驗,分析砂土在不排水狀態(tài)下的應(yīng)力與應(yīng)變特性、強度與變形特性,并研究偏應(yīng)力、孔隙水壓力、應(yīng)力比、有效主應(yīng)力比隨中主應(yīng)力系數(shù)的變化規(guī)律。

砂土與鋼材接觸面剪切特性試驗對比研究——為了研究砂土與鋼材接觸界面剪切特性，對原有的及改裝后的dsj一2型電動四聯(lián)等應(yīng)變直剪儀上分別進行了砂土同鋼材界面的單剪試驗和直剪試驗，并做了對比分析。研究結(jié)果表明：1)單剪試驗下在法向應(yīng)力5okpa、100kpa時，砂...

離散元法是基于不連續(xù)性假設(shè)的數(shù)值方法,它特別適合于求解節(jié)理巖體中的非連續(xù)性問題。在介紹離散元法基本原理的基礎(chǔ)上,著重對離散元法在巖土工程領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀作了敘述和分析,并對其發(fā)展趨勢進行了探討。

通過顆粒流（pfc）離散元數(shù)值分析手段，從細觀角度對不同粗細顆?；旌系慕ㄖ敛牧系墓こ塘W(xué)特性及內(nèi)部機理進行探討，揭示宏觀現(xiàn)象，為建筑渣土的實際應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。