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液化粉土动力特性的颗粒流模拟

液化粉土动力特性的颗粒流模拟

作者：孟涛扬州大学

学位级别：硕士

长江中下游地区广泛存在着粉土层,该类粉土具有渗透性大,抗压强度低,在动荷载作用下易发生液化现象等特点,尽管国内外许多学者通过室内土力学试验对粉土的宏观响应方面的研究较多,但随着土力学研究的不断深入,人们逐渐认识到,土体工程... 详细信息

长江中下游地区广泛存在着粉土层,该类粉土具有渗透性大,抗压强度低,在动荷载作用下易发生液化现象等特点,尽管国内外许多学者通过室内土力学试验对粉土的宏观响应方面的研究较多,但随着土力学研究的不断深入,人们逐渐认识到,土体工程性质的改善是微观结构变化所引起的宏观响应,颗粒离散元法可以在分析土体宏观力学响应的同时,研究受荷过程中细观组构参量的演化规律,故近年来已成为解决土体渗透破坏、液化变形、剪切带等非连续介质问题的—种有效的、富有发展前景的数值模拟方法。本文利用颗粒离散元法中的三维颗粒流方法(PFC3D),以粉土和生物改性粉土试验研究结果为基础,从宏细观结合的角度对单调与循环加荷条件下粉土的力学性质进行了细观模拟。主要工作和成果如下：(1)以粉土的常规三轴试验结果为基础,得到三维条件下粉土力学性质模拟的细观参数,建立离散元方法的单调双轴细观数值模型,数值模拟结果显示,散粒体材料之间的作用主要靠颗粒间的接触传递剪力,颗粒间的摩擦系数不同,相应的宏观特性也发生变化。随着颗粒间摩擦系数的增大,其对应的初始弹性模量及峰值强度也越大,而关系曲线逐渐由应变硬化向应变软化转变;在体变-轴变曲线中,摩擦系数越大,相应的剪胀现象也越明显。(2)基于粉土及生物改性粉土的循环三轴试验结果,采用等应力幅和等应变幅两种加载方式,对室内试验进行数值模拟,讨论不同细粒含量、应变幅值条件下,土体动力特性的变化规律。数值结果显示,采用等应变幅值循环双轴加载方式的颗粒流数值,可再现室内试验孔压累积、强度衰减、刚度衰退、“初始液化”等液化特性,并能够定性地模拟循环加荷条件下液化破坏标准室内试验的一般规律;采用等应力幅值循环双轴加载方式的数值模拟,可通过在细颗粒间采用线性接触模型,并且调整侧墙的位移速率,再现应变破坏和液化破坏的双重标准的室内模型试验过程,其动应力-应变关系及动孔压变化规律与试验结果基本一致。(3)室内试验结果显示细粒含量的填充对粉土的液化特性影响明显。PFC3D数值分析中,细颗粒间加入粘结模型后,两种数值计算结果中动强度随细颗粒填充量变化的规律基本相似。数值试样的动强度并不随细粒含量的增加呈单调变化,而是存在一个转折点,填充的细粒含量低于该点时,动强度呈递减趋势(等应变幅值加载)或变化不大(等应力幅值加载),高于该点时,动强度呈显著递增趋势,这与前人的试验规律相似。进一步说明土体宏观力学响应是微细观结构变化的结果。(4)细粒填充的粉土宏观液化过程在细观上对应于一定的组构变化规律。“初始液化”前,平均接触数随振次的增加持续减少;“初始液化”后,伴随加荷剪胀、卸荷剪缩的交替作用,平均接触数大幅震荡。并且初始接触数及细粒含量与破坏振次的关系曲线基本一致。在细粒填充较少时,其初始平均接触数也相对较少,破坏所需的振次较少;当细粒填充达到一定数值后,初始平均接触数和细粒含量与破坏振次的关系曲线均发生转折,随着细粒含量的增加,初始平均接触数也随之增多,所需的破坏振次也逐步增加。

关键词：颗粒离散元法三维颗粒流方法细观模拟单调与循环加荷液化粉土细粒填充

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地震液化粉土地基的处治

公路 2011年第1期56卷 119-122页

作者：罗廷赤宁夏公路建设管理局银川市750004

福银高速公路宁夏境同心～固原段路线在K126+750～K128+950经过当地称为"塌山"的地段,是1920年12月16日宁夏海原8.5级大地震造成的破坏区。区域内地势起伏不平,地表松疏,地形紊乱,公路路基两侧的排水十分困难,是重点地质处治段落。经过... 详细信息

福银高速公路宁夏境同心～固原段路线在K126+750～K128+950经过当地称为"塌山"的地段,是1920年12月16日宁夏海原8.5级大地震造成的破坏区。区域内地势起伏不平,地表松疏,地形紊乱,公路路基两侧的排水十分困难,是重点地质处治段落。经过多方案比较,设计采用碎石挤密桩对液化粉土地基进行处理。施工过程显示该方案技术先进、经济合理;该段高速公路已建成通车,状况稳定,采用碎石挤密桩处理液化粉土地基取得了显著工程效果。

关键词：碎石挤密桩地震破坏区液化粉土地基处理

液化粉土的分布位置及厚度对路堑边坡稳定性影响的分析

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液化粉土的分布位置及厚度对路堑边坡稳定性影响的分析

2018年全国工程勘察学术大会

作者：刘汉强曹会符亚兵天津市勘察院

本文使用有限元软件***,采用M-C强度屈服准则,有限元强度折减法,分别对液化粉土的分布位置和液化粉土的分布厚度在同一变量情况下,对边坡稳定性的影响进行分析,从而得出相应结论。此结论对存在液化粉土地区的路堤和边坡的设计、施工,具... 详细信息

本文使用有限元软件***,采用M-C强度屈服准则,有限元强度折减法,分别对液化粉土的分布位置和液化粉土的分布厚度在同一变量情况下,对边坡稳定性的影响进行分析,从而得出相应结论。此结论对存在液化粉土地区的路堤和边坡的设计、施工,具有较好的参考价值。

关键词：液化粉土路堑边坡强度折减安全系数 Zsoil

来源： cnki会议评论

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黄河口海底液化粉土特征研究

海岸工程 2015年第4期34卷 23-32页

作者：马彬彬孙永福胡光海宋玉鹏董立峰刘晓瑜曹成林国家海洋局第一海洋研究所山东青岛266061

选取黄河口埕岛油田海域作为研究区,在先前调查研究工作的基础上对该区域海底液化粉土特征进行研究,从声学特征、物理力学参数特征、微结构特征以及动三轴试验分析这4个方面详细分析了液化粉土与未液化粉土的性质差异。研究表明,液化粉... 详细信息

选取黄河口埕岛油田海域作为研究区,在先前调查研究工作的基础上对该区域海底液化粉土特征进行研究,从声学特征、物理力学参数特征、微结构特征以及动三轴试验分析这4个方面详细分析了液化粉土与未液化粉土的性质差异。研究表明,液化粉土的物理力学性质相对于未液化粉土有着明显的变化,液化粉土的标贯击数值较未液化粉土增加,在相同的振次条件下,液化粉土的抗液化剪应力比比未液化粉土大,土的抗液化强度增加,液化粉土较未液化粉土更难发生液化。

关键词：黄河口液化粉土抗液化强度

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地震液化粉土地基的处治研究

宁夏工程技术 2010年第3期9卷 273-276页

作者：罗廷赤宁夏公路建设管理局宁夏银川750011

国道主干线福州至银川高速公路,经过宁夏固原境内2.2km当年海原大地震破坏区,在施工图设计阶段发现该区域地势起伏不平,地表土质松疏,地形紊乱,路基两侧排水十分困难,是典型的公路地基不良地质.对该段地基的处治关系到高速公路全线的建... 详细信息

国道主干线福州至银川高速公路,经过宁夏固原境内2.2km当年海原大地震破坏区,在施工图设计阶段发现该区域地势起伏不平,地表土质松疏,地形紊乱,路基两侧排水十分困难,是典型的公路地基不良地质.对该段地基的处治关系到高速公路全线的建设成败.经过挖孔、钻探,取样做试验,土质水文分析,多方案比较,最终设计采用碎石挤密桩对该段地基进行处理.施工过程显示该方案技术先进、经济合理、处治成功.该段高速公路已建成通车,状况稳定.采用碎石挤密桩处理液化粉土地基取得了显著的工程效果,对处治类似地基和地震破坏区地基具有积极的借鉴意义.

关键词：地震破坏区液化粉土碎石挤密桩地基处治

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液化地层下地铁工程抗地震液化措施研究

震灾防御技术 2015年第1期10卷 95-107页

作者：蒋清国中铁第一勘察设计院集团有限公司西安710043

地震液化可能诱发极为严重的破坏,已成为工程领域的重要研究课题。目前,在可液化地层下地铁工程抗地震液化设计及施工经验较少,且现行规范针对液化地层所给定的处理原则在工程实际应用中较难操作。本文以天津地铁5号线穿越中等-严重液... 详细信息

地震液化可能诱发极为严重的破坏,已成为工程领域的重要研究课题。目前,在可液化地层下地铁工程抗地震液化设计及施工经验较少,且现行规范针对液化地层所给定的处理原则在工程实际应用中较难操作。本文以天津地铁5号线穿越中等-严重液化粉土层区段为工程背景,同时以地震液化机理、影响因素及抗液化规范的应用为基础,结合数值模拟及现场试验,给出了地铁工程抗地震液化处理措施建议,并对各项措施的适用性进行了分析。研究结果表明:抗液化措施应结合地铁结构型式、结构与液化土层的相互位置关系、液化土层的厚度、液化等级以及周边环境等因素综合确定;在结构承载力及抗浮稳定性验算中应计入土层液化引起的土压力增加、摩阻力降低以及浮力增加等因素的影响;注浆加固对盾构区间抗地震液化有利。

关键词：地下工程地震液化粉土地铁车站盾构区间抗液化措施