發(fā)布時間：2021-10-19 05:54

　　航道疏浚淤泥通過吹填成為了目前擴充城市土地的主要手段之一,分析吹填淤泥樣品的擾動情況是工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文基于吹填淤泥顆粒流3D模型,研究了取土器貫入過程對樣品結(jié)構(gòu)的擾動特征,提出了通過擬合的旋轉(zhuǎn)拋物面來評價樣品結(jié)構(gòu)擾動的微觀信息。其中:層理擬合曲面表征樣品的表觀變形,結(jié)構(gòu)性擬合曲面的系數(shù)量化界定樣品的微擾動區(qū)與破壞區(qū)。該模擬試驗能夠為工程地質(zhì)的評價提供參考依據(jù),優(yōu)化取土器的設計參數(shù),減少實際工況中過于保守的設計和施工產(chǎn)生的費用。試驗結(jié)果表明:土樣顆粒整體表現(xiàn)為向上的微隆起且層理呈倒U型分布,不同層理的擾動程度不同,同一層理的不同部位擾動程度也不同;層理的表觀變形可用旋轉(zhuǎn)拋物面公式擬合,各層理的特征拐點分布規(guī)律亦可用旋轉(zhuǎn)拋物面公式擬合;曲面外的區(qū)域為強擾動區(qū),曲面內(nèi)的區(qū)域為微擾動區(qū),這兩個區(qū)域的體積積分占比可作為樣品原狀性評價的參考依據(jù)。 

【文章來源】：水文地質(zhì)工程地質(zhì). 2020,47(02)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

邊界耦合示意圖

本文選取室內(nèi)三軸試驗常見的試樣尺寸(50 mm×100 mm)作為該模型的內(nèi)徑與管長，并參考國內(nèi)外取土器作為該模型的壁厚[8,19-20]、切角[8,19]、摩擦系數(shù)[20-21]和貫入速度[8,19-20]等參數(shù)的設定(表3)。為了提高計算效率，取土器在模型中被簡化為下開口的圓柱形管壁。內(nèi)側(cè)管壁最大間距即為取土器內(nèi)徑，檐口端部內(nèi)外管壁夾角即為取土器切角的大小，同一部位內(nèi)外管壁的間距即為取土器的壁厚[22]。2.2 貫入原理

土樣層理信息分析是工程地質(zhì)勘察關(guān)注的重點，由于進行工程應用的方法受到土體內(nèi)部觀測手段的限制，有些學者提出了借助離散元軟件建模分析的方法[21,23-24]，圖3為本文依據(jù)上述理論方法建立的取樣模擬試驗。在半無限土體中，取土器貫入產(chǎn)生的摩擦力和水平擠壓分力共同作用于土顆粒，形成穩(wěn)定的渦流狀位移場[25]，并在中部交匯造成土樣的拉升上拱。樣品模型顯示出土樣層理特征為:在層間交界處，由中軸線位置向四周一定長度范圍內(nèi)顆粒起伏平緩，當超過這個范圍層理變形趨勢呈指數(shù)軌跡遞增，顆粒結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，發(fā)生這個變化的過渡點位置可表征為層理的特征拐點;層理截面成倒U型緊湊分布，在三維空間中表現(xiàn)為下彎的曲面。針對此種變形特征，曲面形狀可擬合為某一開口朝下的旋轉(zhuǎn)拋物面(圖4)。其擬合方程設計為:圖4 旋轉(zhuǎn)拋物面示意圖

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]取土器貫入擾動變形規(guī)律透明土試驗研究[J]. 羅如平,吳躍東,劉堅,楊冬.  巖土工程學報. 2017(S1)
[3]基于透明土的取土管貫入擾動變形試驗研究[J]. 吳躍東,羅如平,劉堅,楊冬.  巖土工程學報. 2016(08)
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[8]取土器貫入土體引起土體擾動的理論分析[J]. 左文榮,吳躍東,李治國,李寧.  河海大學學報(自然科學版). 2009(06)

博士論文
[1]基于離散元法的月壤鉆取動力學研究[D]. 劉天喜.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[2]分級真空預壓法加固高粘性吹填土的模擬試驗與三維顆粒流數(shù)值分析[D]. 宋晶.吉林大學 2011

碩士論文
[1]月壤在取樣管內(nèi)填充特性的研究[D]. 趙德明.哈爾濱工業(yè)大學 2011



本文編號：3444282