基于三维离散元法的强夯动力响应研究

为了从宏细观结合入手研究粗粒土在强夯作用下的动力响应机理,以干砂强夯室内模型试验为基础,通过引进和二次开发颗粒流程序(PFC3D),首次采用三维离散元法建立土体和重锤数值模型,模拟了强夯的动力冲击过程,研究了夯锤及土体的动力响应,并初步分析了土体颗粒运动规律.结果表明:强夯振动属于单峰值冲击振动,土体动应力峰值沿深度具有一定的滞后性,动应力的衰减在水平方向较竖直方向快,锤底土体颗粒以竖向运动为主,锤底斜下方颗粒主要做斜向下运动,锤侧颗粒以水平或斜向上运动为主,出现松动和飞起现象,数值模拟结果与室内模型试验基本吻合.研究工作为揭示强夯加固粗粒土细观机理及模拟实际工程问题提供了一种新的思路.     

P&H无张力灌注桩风机基础承载特性的数值研究

PH无张力灌注桩基础是一种新型的风机基础,已用于我国多个风电场中.本文基于陕西某风电场PH无张力灌注桩基础的设计资料,利用FLAC3D有限差分软件建立土体和基础的模型.分析了锚杆和基础在极端荷载作用下的受力和变形特性,讨论了锚杆这一结构构件在PH无张力灌注基础中的作用,以及不同锚杆预应力对基础内部应力分布及变形的影响.     

吹填土在冲击荷载下的渗透性试验研究

通过制配不同细粒含量的吹填土样,在自行改装设计的渗透仪内进行了冲击荷载作用下的渗透性试验研究,试验中考虑了细粒含量、冲击能量、冲击遍数和夯后时间等4个因素对夯后土样渗透系数的影响.试验结果表明,细粒含量对冲击荷载下吹填土渗透系数的影响存在一个"分界点",其质量分数范围大致在20%～30%之间.通过对试验数据进行统计和拟合,建立了不同细粒含量吹填土在冲击荷载作用后渗透系数随时间变化的预测公式.     

劲性水泥土搅拌桩地下连续墙贝叶斯网络分析

分别分析了事件树、故障树和贝叶斯网络的优点和缺点,总结了三者联合应用的必要性,进而改善了贝叶斯网络的构造方法.方法是先将事件树的输出事件和序列事件分别作为故障树的顶事件和中间事件建造系统的故障树,再将故障树转化为系统的贝叶斯网络,然后利用贝叶斯网络的计算优势进行分析;建议贝叶斯网络中的任一非根节点事件出现失效时应按后验概率从大到小的次序对相应根节点事件进行控制.采用文中方法分析了SMW(soil-cement mixingwall)深基坑工程的基坑事故发生概率和造成事故的主要基本事件,证明了该方法的实用性.     

砂土单调剪切力学性状的颗粒流模拟

利用离散单元法中的二维颗粒流方法(PFC2D),采用了两种不同接触刚度模型对福建标准砂常规三轴试验结果进行了细观数值模拟,并探讨了不同围压水平下两种接触刚度模型的适用性.研究结果表明:对于Hertz-Mindlin接触模型,细观剪切模量影响数值试样的宏观变形模量,颗粒摩擦系数影响试样的峰值强度,细观泊松比变化对试样宏观响应影响不大.当考虑一个确定围压水平下的三轴试验模拟时,两种接触刚度模型均能得到较理想的结果;而当考虑不同围压条件时,由Hertz-Mindlin接触模型得到的结果要比线性接触模型更加符合实际砂土的性质.     

颗粒组分对泥石流形成形态影响研究

利用自主设计的小比例尺模型槽,采用粗砂(1~2 mm)和细砂(0.075~0.25mm)按照不同质量比例制作模型,在人工降雨条件下研究了不同的颗粒组分对砂性土泥石流形成形态的影响.模型试验研究发现,随着细砂含量由20%增加至100%,泥石流破坏形态由分级块体滑落向整体流滑型转变.利用GeoDog软件分析位移场,利用孔压计测量孔压变化.研究发现:分级块体滑落破坏过程存在明显的潜在滑动面的发展,孔压随裂缝的产生而耗散、随雨水渗入裂缝而升高,呈波浪式下降;整体流滑型突发性强,破坏前没有明显滑动面出现,孔压呈一次性陡降.通过测定启动过程单位时间启动量发现,流滑型破坏单位时间启动量大于分级块体滑落型.分层块体滑落形成机理为土体渗透系数大,雨水快速渗透破坏坡脚,使上部土体失去支撑而分层坍塌;流滑型破坏机理为土体渗透系数小,后部高度饱和呈流态化推动坡脚土体快速下滑.基于室内模型试验,初步分析了缩尺试验条件下降雨诱发泥石流形成形态机理,为降雨诱发泥石流的进一步研究提供参考.     

基坑开挖变形的颗粒流数值模拟

采用基于散体介质特性建立的颗粒流细观力学数值方法,通过二次开发对重力式搅拌桩围护基坑的开挖过程和宏细观力学响应进行了研究.结合具体工程,基于相似理论建立了基坑的数值模型,通过双轴试验确定了土的细观力学参数,将土体细观结构特征和宏观力学响应联系起来,重点分析了开挖过程中基坑外土体沉降、基坑内土体隆起及围护桩水平位移等变化规律,模拟结果与实测结果具有较好的一致性,初步验证了用颗粒流方法模拟基坑开挖的可行性,也为从微细观角度研究围护结构和土相互作用机理提供了新的途径.