發(fā)布時(shí)間：2020-06-06 11:45

【摘要】：隨著我國(guó)公路基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展,高等級(jí)公路工程正由東部向中西部方向延伸,山區(qū)高等級(jí)公路建設(shè)越來越普遍,深挖路基和隧道施工產(chǎn)生大量的棄石;另外,如陜西潼關(guān)地區(qū)等一些多礦山區(qū),常年礦山開采積累的棄石也大量堆積,亟待合理利用。這些棄石侵占農(nóng)田、阻塞山川、破壞環(huán)境。而填石路基鋪筑可將其變廢為寶,從而改善當(dāng)?shù)丨h(huán)境、節(jié)約資源,具有社會(huì)和經(jīng)濟(jì)雙層效益。但目前在填石路基密實(shí)過程、密實(shí)狀況及機(jī)理等方面研究不成熟,制約其推廣和發(fā)展。究其原因,一方面是基于連續(xù)、均質(zhì)體理論的有限元法無(wú)法模擬碎石填料壓實(shí)中“散”“動(dòng)”特性;另一方面是試驗(yàn)法數(shù)據(jù)采集工作量大且變異性也大、處理手段有限。鑒于此,本文選用離散元素法,對(duì)填石路基壓實(shí)過程進(jìn)行模擬分析,為填石路基碾壓技術(shù)的研究提供分析手段和建議,其工作內(nèi)容如下。首先介紹了填石路基組成及分類方法,對(duì)比分析了填石路基與土質(zhì)、土石路基的不同,明確了填石路基的特點(diǎn)。歸納了現(xiàn)有壓實(shí)設(shè)備的壓實(shí)原理與方法,對(duì)影響填石路基壓實(shí)的因素進(jìn)行了分析;同時(shí)闡述了離散元的計(jì)算原理與方法,對(duì)仿真本構(gòu)模型進(jìn)行了分析,并從理論上證明離散元法模擬填石路基壓實(shí)的可行性。其次,采用多球面坐標(biāo)位移偏移法,建立球形、棱錐狀、扁平狀三種剛性顆粒模型,使用文件批處理,對(duì)接觸參數(shù)進(jìn)行虛擬標(biāo)定。在此基礎(chǔ)上,模擬路基壓實(shí)過程,分析了壓實(shí)過程中應(yīng)力場(chǎng)、速度場(chǎng)、孔隙率的變化及顆粒形狀對(duì)壓實(shí)特性的影響;結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試坑孔隙率,驗(yàn)證離散元模擬法的有效性。再次,考慮巖石填料顆粒在壓實(shí)施工中可能破碎的情況,通過EDEM應(yīng)用程序編程接口編寫顆粒替代程序,并通過壓鑄成型法生成由小顆粒粘結(jié)成的不同形狀的可破碎碎石顆粒,為后續(xù)含有可破碎碎石顆粒的填石路基壓實(shí)過程仿真提供模型支持。最后,基于Hertz-Mindlin with Bonding本構(gòu)模型,生成占比為20%的可破碎顆粒進(jìn)行填石路基壓實(shí)過程仿真,對(duì)影響路基壓實(shí)的振動(dòng)頻率、激振力、顆粒破碎等因素進(jìn)行分析;與全是剛性顆粒的壓實(shí)仿真結(jié)果相對(duì)比,含部分可破碎大粒徑顆粒的模擬壓實(shí)過程更貼近實(shí)際;對(duì)比施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)孔隙率數(shù)據(jù),仿真結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)均值僅差0.89%,且變化趨勢(shì)相同,證明本文采用的離散元法模擬填石路基壓實(shí)過程的結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
【圖文】：

長(zhǎng)安大學(xué)碩士學(xué)位論文，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)的處理手段有限，其成果僅服務(wù)于特定工程，路基壓實(shí)度情況，顆粒材料的密實(shí)方面研究也很少。因此，實(shí)機(jī)理研究、密實(shí)度等方面存在很多不足，缺乏合理手段次認(rèn)識(shí)壓實(shí)作用下填石路基顆粒材料的密實(shí)機(jī)制，反映路的壓實(shí)密實(shí)機(jī)理，有必要從顆粒細(xì)觀角度進(jìn)行研究如 1.1 圖

圖 1.1 顆粒細(xì)觀示意圖入 21 世紀(jì)，隨著計(jì)算機(jī)顯卡能力提升、CPU 運(yùn)算、控制核心的增多，，計(jì)幅提升，同時(shí)迫于工程技術(shù)的需要，一批對(duì)巖石，土體進(jìn)行仿真的軟件應(yīng)運(yùn)土質(zhì)路基壓實(shí)仿真中，細(xì)粒土壓實(shí)運(yùn)動(dòng)變形小，顆粒運(yùn)動(dòng)所具備的隨意性粒間差異性較弱，土體結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性強(qiáng)，且密實(shí)度高，如圖 1.2 所示。定意義上認(rèn)為土質(zhì)路基為連續(xù)、均質(zhì)體，可將土體離散為相互關(guān)聯(lián)的若取平衡方程，獲取節(jié)點(diǎn)信息，反映路基內(nèi)部壓實(shí)情況，可以采用非線性有擬。
【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】：2018
【分類號(hào)】：U416.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 李曉柱;劉洋;吳順川;;堆石壩現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)與離散元數(shù)值分析[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2013年S2期

2 蔣應(yīng)軍;任皎龍;徐寅善;李

本文編號(hào)：2699625