【摘要】：本文基于PFC 3D離散元(顆粒流)分析軟件,利用三軸試驗(yàn)程序?qū)ι巴梁驼承酝恋纳煞椒ㄒ约昂?細(xì)觀(guān)力學(xué)參數(shù)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行了研究,并建立特定性質(zhì)土體的生成方法;在此基礎(chǔ)上建立數(shù)值仿真模型,觀(guān)察不同性質(zhì)的樁后土體土拱的形成、發(fā)展以及穩(wěn)定特征,并研究土體摩擦角和粘聚力對(duì)土拱效應(yīng)的影響。模擬砂土體材料的球顆粒間的摩擦系數(shù)越大,砂土表現(xiàn)出的摩擦角越大;應(yīng)力路徑、有效模量、法剪剛度比對(duì)其的強(qiáng)度影響較小;其中泊松比主要受法剪剛度比影響,彈性模量受有效模量與法剪剛度比影響均較大。生成砂性土?xí)r,從前到后宜按照摩擦角-泊松比-彈性模量的順序進(jìn)行逐一逼近。模擬粘性土體材料的顆粒間摩擦系數(shù)越大,摩擦角越大,粘結(jié)強(qiáng)度越大,粘聚力越大;有效模量、法剪剛度比對(duì)其的影響較小。變形特征(彈性模量、泊松比)主要受有效模量、法剪剛度比影響較大:其中泊松比主要受法剪剛度比影響,彈性模量受有效模量與法剪剛度比影響均較大。生成粘性土?xí)r,從前到后宜按照摩擦角-粘聚力-泊松比-彈性模量的順序進(jìn)行校準(zhǔn)。不同摩擦角的砂土均無(wú)法形成穩(wěn)定土拱且經(jīng)歷的塌落過(guò)程相似。隨著粘性土粘聚力(土顆粒間接觸強(qiáng)度)的變化,排樁后的土體主要呈現(xiàn)出三種典型的形態(tài):土體的粘聚力較小時(shí),粘聚力無(wú)法抵抗土體之間存在的剪應(yīng)力,其過(guò)程與砂土基本相同;土體的粘聚力較大時(shí),土顆粒的粘結(jié)接基本沒(méi)有被破壞,土體結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出類(lèi)似于連續(xù)體的特征;粘聚力適中時(shí),土體松動(dòng)、塌落和變形;隨著應(yīng)力的逐漸釋放和土體結(jié)構(gòu)的調(diào)整,土體不再繼續(xù)塌落并形成穩(wěn)定土拱。有上述可得,摩擦角可以影響土拱的形態(tài),而粘聚力的存在是土拱效應(yīng)的產(chǎn)生以及穩(wěn)定的關(guān)鍵。
【圖文】：

長(zhǎng)安大學(xué)碩士學(xué)位論文2.2 PFC 3D 程序簡(jiǎn)介2.2.1 基本單元（1）球顆粒（ball）球顆粒是 PFC3D 中的最基本的單元，尺寸由其半徑 R 決定。球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)包括平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，即(v,ω)。球的特性按照其影響因素分為與質(zhì)量相關(guān)的特性、荷載狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)三類(lèi)。與質(zhì)量相關(guān)的屬性包括質(zhì)量、質(zhì)心位置和慣性張量，分別用（m, x, I）來(lái)表征。其中質(zhì)量的屬性通過(guò)對(duì)密度（ρ）和半徑（R）來(lái)設(shè)定；荷載狀態(tài)主要包括與其它對(duì)象的相互作用、重力加速度（g）、和額外設(shè)定的力和力矩（FA，MA）；運(yùn)動(dòng)狀態(tài)則通過(guò)設(shè)定的速度張量 Vf 來(lái)定義。PFC3D 中球顆粒及其運(yùn)動(dòng)見(jiàn)圖 2.2。

長(zhǎng)安大學(xué)碩士學(xué)位論文2.3.3 三軸仿真試驗(yàn)在對(duì)需要仿真材料的固有屬性進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行三軸仿真試驗(yàn)時(shí)，，主要包含的階段有試件容器生成、材料顆粒的生成及相關(guān)屬性配置、試驗(yàn)參數(shù)的檢測(cè)及記錄、三軸仿真試驗(yàn)具體操作等。每個(gè)階段的具體內(nèi)容如下：（1）試件容器生成根據(jù)三軸壓縮試驗(yàn)的原理和應(yīng)力空間的概念，在數(shù)值仿真中利用特定尺寸的墻組合成生成的容器，為土體提供圍壓及軸向壓力，并對(duì)相關(guān)的變量進(jìn)行記錄和檢測(cè)。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TU473.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2554249