落球检测技术的三维物质点法模拟研究

作     者：张春新 朱鸿鹄 周谷宇 张巍 周公旦 ZHANG Chunxin;ZHU Honghu;ZHOU Guyu;ZHANG Wei;ZHOU Gongdan

作者机构：南京大学地球科学与工程学院江苏南京210023 中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室四川成都610041 

出 版 物：《防灾减灾工程学报》 (Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering)

年 卷 期：2021年第41卷第2期

页      面：311-320页

核心收录：

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金项目(41722209,41672277) 中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室开放基金项目(2018)资助 

主　　题：物质点法 移动网格 落球检测技术 岩土参数 

摘      要：落球检测技术多用于测定填土路基的力学性质,但其可靠性缺乏深入的理论分析和对比验证。采用移动网格对落球检测的全过程进行三维物质点法模拟,通过改变被测土体的本构模型、弹性模量和强度参数(黏聚力、内摩擦角),分析土体的变形破坏特征,利用球体的加速度、接触时间和位移特征反推土体的变形模量和强度参数。模拟分析表明:当假定被测土体处于线弹性状态时,基于Hertz接触理论估算的弹性模量与模型设定值吻合较好;当被测土体发生较大塑性变形时,基于Hertz理论估算的变形模量以塑性变形为主,且在同一强度参数下趋于一致,基于修正Vesic空腔扩张理论估算的强度参数与设定值相差较大。在测试过程中,当土体以弹性变形为主时,估算的变形模量和强度参数具有一定的参考价值;当土体强度较低且以塑性变形为主时,估算的变形模量与平板载荷试验结果相差较大,其准确性存在一定问题。相关结论为评估落球检测结果的有效性、促进该技术的推广应用,提供了一定的参考依据。