岩土材料各向异性和破损特性颗粒流数值模拟研究

来源 :河海大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:oogt715
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
岩土体的结构性研究是土力学研究中的前沿课题之一。土体结构上的各向异性是导致土体强度和变形各向异性的根本原因,因此,开展土体各向异性的机理研究是一个重要内容。但是由于其复杂性及研究手段的限制,研究成果比较少,需要进一步研究。结构性岩土材料可以抽象成由胶结块和软弱带组成的双重介质材料,胶结块的破损是岩土破损力学的研究焦点。常规试验无法得到整个加荷过程中胶结块和软弱带的局部应力和局部应变的变化情况,也就无法准确研究胶结块的破损演化的全过程。而颗粒流PFC(Particle Flow Code)数值模拟试验除宏观结果外,还能给出试样颗粒间的应力应变,正在成为研究岩土力学的一个有力工具。本文采用颗粒流对颗粒材料的各向异性以及岩土破损力学进行了深入研究。 首先采用颗粒流方法,对具有不同排列组构的试样,进行竖向、横向的试验。采用块颗粒研究散粒体原生结构的各向异性,对不同颗粒排向的试样进行数值模拟试验,研究了试样强度和加荷方向以及试样长轴定向分布的关系,分析了试样加荷过程中颗粒接触法向的空间分布的变化情况。从细观上揭示了具有不同原生结构的散粒体试样,具有不同的各向异性特征。 采用颗粒流模拟大主应力加荷、中主应力加荷和小主应力加荷试验,得到了和真三轴试验相类似的应力各向异性的规律。进行了更复杂的大主应力、中主应力和小主应力组合加卸荷的试验,进一步反映了应力各向异性的规律。计算结果分析认为塑性体积应变和塑性剪切应变存在线性关系,即可以认为存在塑性应变方向唯一性,同时也发现塑性主应变和塑性体积应变也存在线性关系。 通过构造可破碎颗粒,建立结构性岩土材料试样构造试样,进行了刚性边界施加较低围压、柔性边界施加围压和柔性边界施加围压下提高颗粒的脆性三种情况下的数值模拟,研究了棒状结构体破损过程中,胶结块和软弱带的局部应力和局部应变以及平均应力和平均应变的变化过程。分析了软弱带和胶结块的剪切应变和体积应变发展的差异,研究破损带生成及发展的演化规律。 通过构造棱柱状可破碎颗粒,研究了棱柱状结构体在受荷过程中的变形和破损机理。研究了棱柱状结构体破损过程中,胶结块和软弱带的局部应力和局部应变以及平均应力和平均应变的变化过程。分析棱柱状结构体与棒状结构体破损过程应变发展的不同点。通过预制设置材料缺陷进行试验发现,研究了缺陷会对轴向应力、破损带的空间位置分布产生重要的影响。 利用颗粒流方法可以模拟裂隙试样变形过程中裂纹的形成。裂纹可以通过胶结破损空间位置直观反映出来。对含两条雁行及雁行共面三条预制裂隙试样模拟试验,分析研究了分支裂纹的扩展及贯通过程。研究了非贯通雁行裂隙试样在剪切荷载作用下的破坏机制,与现场真实的破坏机制进行了比较,分析了岩桥局部应变随着裂隙扩展的变化过程。
其他文献
纤维增强复合材料(FRP)由于其优异的力学性能,已经广泛应用于混凝土结构加固中,其中之一就是对钢筋混凝土(RC)柱的加固补强。目前,较为常见的加固方法为粘贴FRP法,这种被动约束方
随着我国经济的发展,超限高层建设得越来越多,在其以优美姿态吸引人们的视线,为人们提供舒适生活和办公环境的同时,如何评估和保证其在地震作用下的可靠性,是众多结构抗震工
介绍了波的基本声学参数及波传播的基本理论,分析了超声波在混凝土中的传播特点,引入了用弹性模量定义的损伤度描述混凝土的损伤,提出了几种用于超声波检测的混凝土损伤模型
本文以成都市天府广场大型地下综合体结构工程为依托,对地下综合结构进行三维计算研究。成都市天府广场地下综合体是成都市历史上埋置最深、占地面积最大的地下工程,该地下综
黄土是我国北方广泛分布的一种特殊土,如何确定黄土的先期固结压力,探求黄土先期固结压力的分布规律,分析其同结构强度的关系既是对土力学发展的一种探知,又能对工程实践起到
免拆保温墙模复合剪力墙体系是一种新型节能建筑结构体系,它具有节约能源、增大使用面积、优良的抗震性能及综合造价低等优点。本文针对免拆保温墙模复合剪力墙体系中的免拆
蜂窝梁是一种新型的钢结构构件,通过在腹板上进行开孔,节省了材料,减轻了结构自重,便于管道等设备布置,充分利用了建筑空间,在大跨、高层等建筑中应用越来越广泛。然而,由于
储罐基础的沉降是地基设计中要考虑的一个重要方面,储罐地基应在荷载作用后,不至于产生过大的不均匀沉降和倾斜,不能危及到储罐的正常使用。地基变形计算的内容主要涉及到土
钢结构的核心是稳定性问题。在结构设计中,人们通常只关注其静力稳定,对于动力稳定性,经常是以静力荷载乘以动力系数的形式进行经验性的放大,并没有反映结构在动载作用下的真实响
我国公路隧道近年来建设规模日益扩大。隧道建设迅速发展的同时,也给工程界提出了许多新的问题,很重要的一个问题就是长大公路隧道通风技术。如果通风问题没有得到很好的解决,会