發(fā)布時(shí)間：2017-07-13 20:16

  本文關(guān)鍵詞：泥石流堆積物的強(qiáng)度特性及PFC模擬研究

  更多相關(guān)文章： 泥石流堆積物 堆積物強(qiáng)度特性 大型直剪試驗(yàn) 顆粒流模擬

【摘要】：泥石流是一種常見(jiàn)的地質(zhì)現(xiàn)象,松散物質(zhì)及水源是形成泥石流的必要條件。大量研究表明,當(dāng)降雨滲流或冰雪融化發(fā)生時(shí),松散堆積物的含水量升高強(qiáng)度降低,進(jìn)而使得物源原有的力系平衡失效,是泥石流形成的內(nèi)在原因。堆積物的強(qiáng)度是由土體自身特性所決定的,對(duì)其進(jìn)行研究,可為泥石流啟動(dòng)力學(xué)模型的建立提供基礎(chǔ)。因此,論文通過(guò)室內(nèi)大型直剪試驗(yàn)及顆粒流模擬程序?qū)δ嗍鞫逊e物的強(qiáng)度特性進(jìn)行了研究。論文以北京市房山區(qū)南窖溝、門(mén)頭溝區(qū)達(dá)摩溝泥石流堆積物為研究對(duì)象,通過(guò)一系列物理試驗(yàn)、X衍射試驗(yàn)及室內(nèi)大型直接剪切試驗(yàn),對(duì)其粒度成分、礦物成分及強(qiáng)度變形特征進(jìn)行了分析,采用顆粒流程序?qū)κ覂?nèi)大型直剪試驗(yàn)進(jìn)行模擬,并結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)其微觀力學(xué)特性進(jìn)行了研究。研究認(rèn)為:(1)南窖溝、達(dá)摩溝堆積物的粒度成分中礫粒含量較高,而細(xì)粒含量較低;其礦物成分基本相同,南窖溝堆積物以原生礦物為主,其含量遠(yuǎn)高于達(dá)摩溝堆積物的原生礦物含量。(2)南窖溝、達(dá)摩溝堆積物土樣的剪應(yīng)力-剪切位移關(guān)系曲線的形態(tài)大體相同,可分為三個(gè)階段:在剪切變形開(kāi)始階段,剪應(yīng)力-剪切位移曲線形態(tài)近似一條直線;隨著剪切位移的增加,曲線趨于平緩,并逐漸達(dá)到峰值強(qiáng)度;在剪切過(guò)程后期,曲線逐漸呈現(xiàn)下降趨勢(shì),且當(dāng)法向應(yīng)力為100kPa時(shí),曲線表現(xiàn)出明顯的應(yīng)變軟化現(xiàn)象。(3)對(duì)比兩種堆積物土樣在四種含水率下的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)含水率為1%、3%、5%時(shí),南窖溝堆積物土樣與達(dá)摩溝堆積物土樣相比,其內(nèi)摩擦角略大;含水率為7%時(shí),兩種堆積物土樣的內(nèi)摩擦角基本相等;當(dāng)含水率相同時(shí),達(dá)摩溝堆積物土樣內(nèi)聚力遠(yuǎn)大于南窖溝堆積物土樣的內(nèi)聚力。兩種堆積物土樣的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)隨著含水率的增加,均呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)。(4)模擬試驗(yàn)得到的剪應(yīng)力-剪切位移曲線、剪切強(qiáng)度包線擬合曲線與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比可以發(fā)現(xiàn),模擬曲線與試驗(yàn)曲線的吻合程度較好,說(shuō)明顆粒流程序可以較準(zhǔn)確地模擬直剪試驗(yàn)。當(dāng)含水率相同時(shí),模擬試驗(yàn)與室內(nèi)試驗(yàn)相比,其內(nèi)摩擦角略大,內(nèi)聚力略小。(5)在模擬不同含水條件下直剪試驗(yàn)的剪切過(guò)程中出現(xiàn)了不同程度的剪脹現(xiàn)象并形成了明顯的剪切帶。模擬直剪試驗(yàn)的剪切帶大致出現(xiàn)在試樣高度為16cm~23cm范圍內(nèi),受垂直應(yīng)力及含水率的影響較小,剪切帶的寬度大約為6cm~8cm。模擬直剪試驗(yàn)過(guò)程中,剪切面上剪應(yīng)力分布不均勻,模型內(nèi)部接觸力在剪切過(guò)程中發(fā)生了明顯的變化,出現(xiàn)了應(yīng)力集中現(xiàn)象,在左下方及右上方邊界形成了多條接觸力鏈,且應(yīng)力方向發(fā)生了明顯的傾斜。
【關(guān)鍵詞】：泥石流堆積物 堆積物強(qiáng)度特性 大型直剪試驗(yàn) 顆粒流模擬
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：P642.23
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 研究意義與背景11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 土石混合體強(qiáng)度特性研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 抗剪強(qiáng)度測(cè)試方法研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.3 PFC模擬直剪試驗(yàn)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 論文的研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線17-20
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容17-18
• 1.3.2 技術(shù)路線18-20
• 第二章 泥石流堆積物基本物理化學(xué)性質(zhì)20-31
• 2.1 研究區(qū)的工程地質(zhì)條件20-22
• 2.2 泥石流堆積物粒度成分22-25
• 2.2.1 南窖溝堆積物粒度成分分析23-24
• 2.2.2 達(dá)摩溝堆積物粒度成分分析24-25
• 2.3 泥石流堆積物礦物成分25-27
• 2.4 泥石流堆積物的基本物理性質(zhì)27-29
• 2.4.1 天然密度27
• 2.4.2 天然含水率27
• 2.4.3 比重試驗(yàn)27-29
• 2.5 小結(jié)29-31
• 第三章 泥石流堆積物室內(nèi)大型直剪試驗(yàn)研究31-48
• 3.1 試驗(yàn)原理31-32
• 3.2 試驗(yàn)儀器32-35
• 3.2.1 大型直剪儀的結(jié)構(gòu)組成及參數(shù)指標(biāo)32-34
• 3.2.2 大型直剪儀的功能特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)34-35
• 3.3 試驗(yàn)方案35-37
• 3.4 試驗(yàn)結(jié)果處理及分析37-46
• 3.4.1 水平剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線特征分析37-43
• 3.4.2 抗剪強(qiáng)度指標(biāo)分析43-46
• 3.5 小結(jié)46-48
• 第四章 泥石流堆積物大型直剪試驗(yàn)的顆粒流模擬研究48-84
• 4.1 顆粒流數(shù)值方法簡(jiǎn)介48-50
• 4.1.1 顆粒流方法產(chǎn)生背景及發(fā)展歷程48-49
• 4.1.2 顆粒流方法的基本求解步驟49-50
• 4.2 顆粒流數(shù)值法基本原理50-54
• 4.2.1 基本假設(shè)50-51
• 4.2.2 基本方程51-52
• 4.2.3 顆粒流的接觸模型52-53
• 4.2.4 計(jì)算流程53-54
• 4.3 大型直剪試驗(yàn)的顆粒流數(shù)值模擬54-60
• 4.3.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕?/span>54-57
• 4.3.2 垂直荷載的穩(wěn)定施加57-58
• 4.3.3 剪切過(guò)程的實(shí)現(xiàn)58-59
• 4.3.4 模型細(xì)觀參數(shù)的確定59-60
• 4.4 模擬試驗(yàn)結(jié)果分析60-82
• 4.4.1 模擬試驗(yàn)與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比60-66
• 4.4.2 剪脹特性研究66-68
• 4.4.3 剪切帶寬度研究68-71
• 4.4.4 剪切面上剪應(yīng)力分析71-78
• 4.4.5 顆粒的接觸力分析78-82
• 4.5 小結(jié)82-84
• 第五章 結(jié)論84-86
• 參考文獻(xiàn)86-91
• 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間所取得的科研成果91-92
• 致謝92

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：538260