【摘要】：從細(xì)觀角度對土體進(jìn)行研究,并建立起宏、細(xì)觀力學(xué)行為聯(lián)系,已經(jīng)成為土體力學(xué)界關(guān)注的熱點(diǎn)課題。本文從宏觀和細(xì)觀兩種不同角度出發(fā),綜合了宏觀土力學(xué)試驗(yàn)、離散元顆粒流(Particle Flow Code,PFC)模擬以及細(xì)觀理論三方面對土體力學(xué)行為及演化規(guī)律進(jìn)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(jìn)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(xì)觀參數(shù)進(jìn)行敏感性分析,并與文獻(xiàn)宏觀試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比,標(biāo)定了模擬中的三個(gè)細(xì)觀參數(shù),模擬結(jié)果與宏觀試驗(yàn)的抗剪強(qiáng)度曲線吻合較好,表明采用PFC來模擬砂土宏觀力學(xué)性能和合理性和有效性;(2)本文采用快剪試驗(yàn)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(qiáng)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(yàn)過程進(jìn)行了模擬,并對其中5個(gè)細(xì)觀參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析。通過對細(xì)觀參數(shù)的分析標(biāo)定,得到了與粉質(zhì)粘土宏觀力學(xué)參數(shù)較為吻合的曲線;驗(yàn)證了采用顆粒流方法模擬非圓顆粒細(xì)觀形態(tài)粉質(zhì)粘土宏觀力學(xué)性能的可行性,為粘土的細(xì)觀模擬和宏細(xì)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(biāo)定結(jié)果,采用PFC2D軟件對剪切過程中顆粒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和分布情況進(jìn)行了分析。研究發(fā)現(xiàn)力鏈網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)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(qiáng)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(xué)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(cuò)動(dòng)以及位置重排列,各向異性的方向總是朝著合力較強(qiáng)的方向。(4)等徑與不等徑顆粒間液橋的幾何形態(tài)推導(dǎo)得到了兩個(gè)相應(yīng)的基質(zhì)吸力幾何解,給出了基質(zhì)吸力的計(jì)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(jì)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(shí)會(huì)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(tái)單胞分析模型,研究了不同切向位移下基質(zhì)吸力、毛細(xì)作用力和切向力的變化規(guī)律。系統(tǒng)研究了不同細(xì)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(shí)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(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU41;O34
【圖文】：

圖２－１邋ＰＦＣ計(jì)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(yàn)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(yàn)顆粒流數(shù)值模擬逡逑基于現(xiàn)有文獻(xiàn)［８５］的室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，通過比較室內(nèi)直接剪切試驗(yàn)和數(shù)值模擬的結(jié)果，逡逑當(dāng)兩者有較高的吻合度時(shí)，可以認(rèn)為數(shù)值模型在一定程度上反映室內(nèi)試驗(yàn)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(xì)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(xiàn)】

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本文編號(hào)：2797431