本文關(guān)鍵詞：粗粒料變形特性縮尺效應(yīng)的數(shù)值試驗研究

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【摘要】：土石壩作為重要的水工建筑物,其安全問題一直受到人們關(guān)注。而粗粒料作為主要筑壩材料,力學(xué)特性直接關(guān)系著壩體變形與穩(wěn)定。隨著土石壩壩高增加及筑壩技術(shù)的發(fā)展,筑壩用粗粒料的最大粒徑已經(jīng)接近1m。目前,一般試驗條件(試樣直徑30cm)下,無法對原級配粗粒料進(jìn)行試驗,不得不對原級配料進(jìn)行縮尺,采用縮尺后的替代料進(jìn)行試驗。一些研究成果及監(jiān)測資料都表明,縮尺前后粗粒料的力學(xué)特性有較大差異,縮尺后粗粒料的力學(xué)特性并不能完全反應(yīng)原級配粗粒料的力學(xué)性質(zhì)。針對粗粒料尺寸效應(yīng)的研究方向比較多,“根據(jù)縮尺后粗粒料試驗結(jié)果合理確定原級配筑壩粗粒料力學(xué)參數(shù)的方法”目前尚無明確的結(jié)論。本文結(jié)合國家科技支撐計劃項目(十二五計劃)“重大水電開發(fā)工程關(guān)鍵技術(shù)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)研究及集成示范”,采用離散元數(shù)值試驗的方法,分析了縮尺前后粗粒料的強(qiáng)度及變形特性的內(nèi)在聯(lián)系,探索了根據(jù)縮尺后粗粒料室內(nèi)試驗結(jié)果確定原級配粗粒料力學(xué)參數(shù)的方法,主要的工作內(nèi)容有：結(jié)合某水利工程寬級配砂礫石類粗粒料試驗條件,借鑒常規(guī)大型三軸壓縮試樣尺寸,基于顆粒流的方法,建立了雙軸剪切數(shù)值試驗?zāi)Ｐ�。對�?shù)值試驗?zāi)Ｐ椭袇?shù)的計算方法及伺服函數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。分析了線性接觸模型中顆粒接觸剛度和顆粒摩擦系數(shù)等微觀參數(shù)對初始彈性模量、初始體積模量以及峰值強(qiáng)度的影響規(guī)律。建議了針對大尺寸試樣、寬級配條件的數(shù)值試驗的顆粒剛度比及顆粒摩擦系數(shù)的取值范圍。為后續(xù)縮尺效應(yīng)研究中參數(shù)的選取提供了參考。為分析縮尺前后粗粒料力學(xué)性質(zhì)的差異,采用4種縮尺方法,以5種縮尺后最大粒徑作為控制條件,對某土石壩工程上壩料的原級配線進(jìn)行縮尺。對原級配料及縮尺后的級配料分別進(jìn)行了雙軸剪切數(shù)值試驗。研究了粗粒料強(qiáng)度及變形參數(shù)隨著縮尺前后最大粒徑比值Rd的變化規(guī)律,建立了初始彈性模量Ei及初始體積模量Bi隨縮尺比Rd變化的冪函數(shù)關(guān)系式。分析了縮尺比Rd對鄧肯EB模型參數(shù)K和Kb值的影響規(guī)律,建議了一個根據(jù)縮尺后粗粒料的三軸剪切試驗結(jié)果推算原級配粗粒料鄧肯EB模型變形參數(shù)的方法。
【關(guān)鍵詞】：粗粒料 數(shù)值試驗 縮尺效應(yīng) 變形特性 微觀參數(shù)
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TV41
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 引言10-16
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外粗粒料縮尺效應(yīng)研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 粗粒料縮尺效應(yīng)室內(nèi)試驗研究12-13
• 1.2.2 粗粒料縮尺效應(yīng)數(shù)值試驗研究13-14
• 1.2.3 粗粒料縮尺效應(yīng)研究中存在的問題14
• 1.3 本文的主要研究工作14-16
• 第2章 顆粒流基本理論及數(shù)值試驗平臺16-27
• 2.1 顆粒流方法的基本假設(shè)和特點16-17
• 2.2 顆粒流基本理論17-22
• 2.2.1 力-位移關(guān)系法則17-19
• 2.2.2 運(yùn)動法則19
• 2.2.3 邊界和初始條件19-20
• 2.2.4 接觸本構(gòu)模型20-22
• 2.3 數(shù)值試驗?zāi)Ｐ偷臉?gòu)建及試驗環(huán)境22-27
• 2.3.1 數(shù)值試驗?zāi)Ｐ偷臉?gòu)建23-24
• 2.3.2 數(shù)值試驗環(huán)境24-25
• 2.3.3 數(shù)值試驗伺服加載機(jī)制25-26
• 2.3.4 宏觀特征變量的計算方法26-27
• 第3章 微觀參數(shù)對粗粒料宏觀特性的敏感性分析27-44
• 3.1 微觀和宏觀參數(shù)的聯(lián)系27-28
• 3.2 計算模型的建立28-29
• 3.3 數(shù)值試驗方案29-31
• 3.4 微觀參數(shù)變化對宏觀特性的影響分析31-44
• 3.4.1 數(shù)值試驗方案模型的生成及計算結(jié)果31-33
• 3.4.2 顆粒接觸剛度對宏觀特性的影響分析33-38
• 3.4.3 顆粒摩擦系數(shù)對宏觀特性的影響分析38-44
• 第4章 縮尺效應(yīng)對粗粒料變形特性的影響研究44-62
• 4.1 引言44
• 4.2 數(shù)值試驗方案及級配選取44-48
• 4.2.1 試驗材料級配及縮尺44-47
• 4.2.2 試驗方案47-48
• 4.3 數(shù)值試樣的生成48-49
• 4.4 數(shù)值試驗結(jié)果及力學(xué)參數(shù)的整理49-56
• 4.4.1 試驗結(jié)果49-53
• 4.4.2 變形及強(qiáng)度參數(shù)的整理53-56
• 4.5 粗粒料變形特性縮尺前后的關(guān)系研究56-62
• 4.5.1 縮尺前后的變形參數(shù)的關(guān)系56-57
• 4.5.2 推求變形參數(shù)方法的數(shù)值試驗驗證57-58
• 4.5.3 推求變形參數(shù)方法的實際工程試驗資料驗證58-62
• 第5章 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 主要結(jié)論62
• 5.2 后續(xù)工作的展望62-64
• 致謝64-65
• 參考文獻(xiàn)65-69

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：646569