【摘要】：采用二維顆粒流程序PFC2D建立格柵加筋砂土的格柵拉拔試驗數(shù)值分析模型,分析了格柵拉拔過程中位移場、接觸力、孔隙率、配位數(shù)等參數(shù)的變化規(guī)律.根據(jù)剪切帶厚度將試樣劃分成四個區(qū)域,通過開發(fā)細(xì)觀組構(gòu)統(tǒng)計程序記錄格柵拉拔過程中各區(qū)域砂土細(xì)觀組構(gòu)演化,探討砂土顆粒的接觸法向、接觸力分量的各向異性演化規(guī)律及其與試樣宏觀抗剪強(qiáng)度之間的關(guān)系.研究結(jié)果表明:拉拔試驗過程中,剪切帶內(nèi)平均法向接觸力增大,切向接觸力減小.剪切帶內(nèi)砂土抗剪強(qiáng)度受控于法向接觸力及其各向異性的變化,拉拔過程中,砂土顆粒間法向接觸力各向異性主方向的變化與大主應(yīng)力的方向相一致.
【圖文】：

筋機(jī)理．１建模與參數(shù)選�。保鄙巴良�(xì)觀參數(shù)本研究基于文獻(xiàn)［７］的室內(nèi)格柵拉拔試驗，其中法向應(yīng)力為４９ｋＰａ，試驗?zāi)Ｐ突境叽缂捌渌嚓P(guān)參數(shù)詳見文獻(xiàn)［７］．砂土采用圓盤顆粒模擬，顆粒與顆粒、墻體間接觸特性采用線性接觸模型．其細(xì)觀參數(shù)：法向接觸剛度ｋｎ＝７５ＭＮ·ｍ－１，切向接觸剛度ｋｓ＝６２．５ＭＮ·ｍ－１，顆粒密度ρ＝２６４０ｋｇ·ｍ－２，摩擦系數(shù)μ＝０．５，初始孔隙率Ｐ０＝１６．０％．雙軸試驗?zāi)M結(jié)果如圖１所示．模擬所得砂土為內(nèi)摩擦圖１砂土雙軸試驗?zāi)M結(jié)果角接近３０°的密砂，與文獻(xiàn)［７］所用的砂樣基本相同．１．２格柵細(xì)觀參數(shù)格柵采用平行黏結(jié)模型模擬，其細(xì)觀參數(shù)根據(jù)“公路工程土工合成材料試驗規(guī)程”進(jìn)行格柵拉伸確定［８］，試驗過程中記錄的格柵拉伸曲線如圖２所示，格柵的拉伸力－應(yīng)變（Ｔ－ε）曲線呈線性增長，當(dāng)應(yīng)變小于６％時，數(shù)值模擬結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)基本一致．本文研究格柵拉拔應(yīng)變小于５％，故所選格柵參數(shù)基本可以反映格柵拉伸特性，格柵細(xì)觀參數(shù)：ρ＝１０００ｋｇ／ｍ３，格柵顆粒粒徑ｄ＝２．０ｍｍ，ｋｎ＝１０ＭＮ·ｍ－１，ｋｓ＝１０ＭＮ·ｍ－１，法向黏結(jié)剛度Ｋｎｐ＝４ＧＮ·ｍ－３，切向黏結(jié)剛度Ｋｓｐ＝４ＧＮ·ｍ－３，μ＝０．２３．圖２格柵拉伸結(jié)果與試驗曲線比較１．３格柵拉拔與模型驗證根據(jù)文獻(xiàn)［７］的模型試驗建立顆粒流數(shù)值模型．砂土試樣按重力沉積法生成，并在規(guī)定位置設(shè)置格柵，試驗過程采用伺服機(jī)制施加４９ｋＰａ法

７５ＭＮ·ｍ－１，切向接觸剛度ｋｓ＝６２．５ＭＮ·ｍ－１，顆粒密度ρ＝２６４０ｋｇ·ｍ－２，，摩擦系數(shù)μ＝０．５，初始孔隙率Ｐ０＝１６．０％．雙軸試驗?zāi)M結(jié)果如圖１所示．模擬所得砂土為內(nèi)摩擦圖１砂土雙軸試驗?zāi)M結(jié)果角接近３０°的密砂，與文獻(xiàn)［７］所用的砂樣基本相同．１．２格柵細(xì)觀參數(shù)格柵采用平行黏結(jié)模型模擬，其細(xì)觀參數(shù)根據(jù)“公路工程土工合成材料試驗規(guī)程”進(jìn)行格柵拉伸確定［８］，試驗過程中記錄的格柵拉伸曲線如圖２所示，格柵的拉伸力－應(yīng)變（Ｔ－ε）曲線呈線性增長，當(dāng)應(yīng)變小于６％時，數(shù)值模擬結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)基本一致．本文研究格柵拉拔應(yīng)變小于５％，故所選格柵參數(shù)基本可以反映格柵拉伸特性，格柵細(xì)觀參數(shù)：ρ＝１０００ｋｇ／ｍ３，格柵顆粒粒徑ｄ＝２．０ｍｍ，ｋｎ＝１０ＭＮ·ｍ－１，ｋｓ＝１０ＭＮ·ｍ－１，法向黏結(jié)剛度Ｋｎｐ＝４ＧＮ·ｍ－３，切向黏結(jié)剛度Ｋｓｐ＝４ＧＮ·ｍ－３，μ＝０．２３．圖２格柵拉伸結(jié)果與試驗曲線比較１．３格柵拉拔與模型驗證根據(jù)文獻(xiàn)［７］的模型試驗建立顆粒流數(shù)值模型．砂土試樣按重力沉積法生成，并在規(guī)定位置設(shè)置格柵，試驗過程采用伺服機(jī)制施加４９ｋＰａ法向應(yīng)力．拉拔力Ｆ與拉拔位移ｕ關(guān)系如圖３所示，Ｆ隨ｕ的增大而增大且增幅呈減小趨勢，當(dāng)ｕ超過１０ｍｍ時，Ｆ趨于穩(wěn)定．模擬結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)基本一致，驗證了本文所用模型及其參數(shù)的合理性．圖３格柵拉拔力－拉拔位移關(guān)系曲線·１０５第·８期鄭
【作者單位】： 華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項目(51278216) 山西省交通建設(shè)科技項目(11-2-05) 華中科技大學(xué)研究生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基金資助項目(HF-11-13-2013)
【分類號】：TU411

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本文編號：2545299