本文關(guān)鍵詞：考慮縮尺效應(yīng)的粗粒料濕化變形特性顆粒流數(shù)值模擬研究

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【摘要】：近年來(lái),隨著我國(guó)土石壩工程的迅速發(fā)展,粗粒料作為土石壩的主要填筑材料,其工程性質(zhì)變得尤為重要。由于粗粒料顆粒粒徑一般較大,現(xiàn)有大型試驗(yàn)儀器無(wú)法滿足對(duì)原型材料進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)的要求,需要對(duì)原型材料級(jí)配進(jìn)行縮尺,近似研究原型材料的物理力學(xué)性質(zhì),因縮尺引起的試驗(yàn)值和實(shí)際值中的差異目前很難把握。同時(shí),壩體堆石料的粗粒料浸水變形以及干濕循環(huán)變形問(wèn)題一直沒(méi)有得到很好的解決�？紤]到室內(nèi)試驗(yàn)成本較高,本文采用PFC顆粒流程序,對(duì)粗粒料的三軸縮尺試驗(yàn)和濕化試驗(yàn)進(jìn)行了數(shù)值模擬,研究了粗粒料的縮尺效應(yīng)以及考慮縮尺影響的濕化變形特性。首先,采用PFC常規(guī)BPM模型,通過(guò)粗粒料三軸試驗(yàn)數(shù)值模擬,研究數(shù)值模型細(xì)觀參數(shù)與粗粒料宏觀特性的響應(yīng)關(guān)系。結(jié)果表明,摩擦系數(shù)、黏結(jié)參數(shù)與試樣峰值剪切強(qiáng)度呈正相關(guān)；顆粒彈性模量、摩擦系數(shù)、切向接觸黏結(jié)力、平行黏結(jié)剛度與試樣變形模量呈正相關(guān),顆粒法向切向剛度比、孔隙率、法向接觸黏結(jié)力、平行黏結(jié)強(qiáng)度與試樣變形模量呈負(fù)相關(guān)；顆粒彈性模量、顆粒法向切向剛度比、孔隙率、法向接觸黏結(jié)力、平行黏結(jié)強(qiáng)度與試樣泊松比呈正相關(guān),摩擦系數(shù)、切向接觸黏結(jié)力、平行黏結(jié)剛度與試樣泊松比呈負(fù)相關(guān)。其次,針對(duì)已有試驗(yàn)數(shù)據(jù),采用PFC常規(guī)模型和引入CLUSTER顆粒模型,開(kāi)展粗粒料的三軸縮尺試驗(yàn)數(shù)值模擬,研究縮尺方法對(duì)粗粒料強(qiáng)度變形特性的影響。結(jié)果表明,數(shù)值模擬的體變曲線與試驗(yàn)差異較大,引入CLUSTER顆粒的數(shù)值模擬應(yīng)力應(yīng)變曲線與試驗(yàn)較吻合,其相似級(jí)配法的峰值強(qiáng)度最大,等量替代法的最小,混合法和剔除法的介于兩者之間。采用CLUSTER模型,研究了試樣最大粒徑與數(shù)值模型標(biāo)定的細(xì)觀參數(shù)之間的關(guān)系,指出隨著試樣最大粒徑的增大,標(biāo)定的顆粒彈性模量增大,增幅逐漸減小,接觸黏結(jié)參數(shù)線性增大�；谏鲜鲫P(guān)系,通過(guò)小尺寸試樣的室內(nèi)試驗(yàn),采用數(shù)值模擬研究超出試驗(yàn)儀器尺寸試樣的強(qiáng)度。最后,采用PFC程序,通過(guò)粗粒料的單線法和雙線法濕化試驗(yàn)數(shù)值模擬,得到了不同縮尺方法的濕化變形量,探討了考慮縮尺效應(yīng)的濕化變形特性,結(jié)果表明：?jiǎn)尉�法計(jì)算得到的濕化變形量明顯大于雙線法的,濕化變形量整體上隨著圍壓的增大而增大。相似級(jí)配法縮制試樣的軸向濕化變形最大,等量替代法的最小,混合法和剔除法的位于兩者之間。隨著試樣最大粒徑的增大,其濕化變形量均逐漸增大。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TV41

【參考文獻(xiàn)】

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