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土工格室加筋路基振动压实行为及预应力效应

岩土力学 2024年第S1期45卷 771-782页

作者：赵阳卢正颜廷舟李剑唐楚轩邱煜姚海林中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室中国科学院武汉岩土力学研究所环境岩土工程湖北省重点实验室湖北省交通规划设计院股份有限公司中国科学院大学

通过建立路基离散元模型和土工格室有限差分模型，开展了一系列有限差分法-离散元法（finitedifference method-discrete element method，简称fdm-dem）耦合数值计算，探明了土工格室加筋路基在振动荷载作用下的压实行为。进一步揭示... 详细信息

通过建立路基离散元模型和土工格室有限差分模型，开展了一系列有限差分法-离散元法（finitedifference method-discrete element method，简称fdm-dem）耦合数值计算，探明了土工格室加筋路基在振动荷载作用下的压实行为。进一步揭示了土工格室对路基压实后水平残余应力的贡献，并在此基础上，提出了土工格室加筋路基的预应力效应，以体现施工期格室填料在经历加载并卸载后引起的格室撑阔对加筋效果的提升。结合微观接触组构、配位数变化、压实过程的应力路径，探讨土工格室加筋路基预应力效应的形成机制。研究结果表明，相较于未加筋路基，土工格室可以提高加筋路基的回弹模量，增加压实路基的水平残余应力。在振动荷载作用下，土工格室呈现上开口的喇叭形，土工格室口袋被撑阔，格室壁的最大应变为0.17%～0.21%。接触力分布也表明，在振动压实作用后，力链由竖直向水平方向发展，这体现在水平残余应力的增加，而土工格室则进一步提升了颗粒的横向接触力。

关键词：土工格室加筋路基振动压实数值计算 fdm-dem耦合

中高应变率下钙质砂单颗粒破碎试验与fdm-dem数值模拟研究

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河南科学 2024年第9期42卷 1315-1324页

作者：张申河海大学力学与工程科学学院南京211100

钙质砂作为岛礁基础设施建设中重要的珊瑚礁岩土材料,常面临飞机起降、波浪流等动力冲击荷载的影响.为了探究钙质砂在中高应变率下的冲击动力学特性,通过开展一维微型霍普金森压杆(SHPB)单颗粒冲击试验,建立有限差分-离散元耦合(fdm-dem... 详细信息

钙质砂作为岛礁基础设施建设中重要的珊瑚礁岩土材料,常面临飞机起降、波浪流等动力冲击荷载的影响.为了探究钙质砂在中高应变率下的冲击动力学特性,通过开展一维微型霍普金森压杆(SHPB)单颗粒冲击试验,建立有限差分-离散元耦合(fdm-dem)的数值模型,研究了中高应变率下钙质砂单颗粒宏观冲击特性和微观破碎机理.结果表明,随着应变率从10^(3) s^(-1)提高到10^(4) s^(-1),代表断键开始的相对时间从93%先下降到59%,又上升到78%,裂纹扩展的开始时间先提前后延后;代表相对断键时程的相对时间从7%先上升到63%,又下降到31%,裂纹扩展速度先减缓后加快.此外,当颗粒出现应力峰值时,其破碎程度显著增加;颗粒在破碎前的压缩量增加,表现出一种阻止颗粒进一步破碎的黏滞性.

关键词：冲击荷载 SHPB fdm-dem耦合应变率效应

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基于fdm-dem的礁灰岩混凝土动态冲击损伤及破裂特征研究

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水利水电快报 2024年

作者：邓运辰余亚桥范然胡桐姚方阳李帅豪罗忆武汉理工大学三亚科教创新园武汉理工大学土木工程与建筑学院

礁灰岩是珊瑚岛礁的主体部分，礁灰岩混凝土动态冲击损伤及破裂特征研究的开展对远海岛礁工程建设具有重要的理论意义和工程应用价值。配置C30礁灰岩混凝土，通过fdm-dem耦合的方法建立礁灰岩混凝土的SHPB模型，对颗粒流的数值模拟细观... 详细信息

礁灰岩是珊瑚岛礁的主体部分，礁灰岩混凝土动态冲击损伤及破裂特征研究的开展对远海岛礁工程建设具有重要的理论意义和工程应用价值。配置C30礁灰岩混凝土，通过fdm-dem耦合的方法建立礁灰岩混凝土的SHPB模型，对颗粒流的数值模拟细观参数标定，验证数值模拟可靠性，数值模拟分析不同冲击荷载作用下礁灰岩混凝土动态响应的应变率效应，并利用PFC软件编写的声发射监测系统对礁灰岩混凝土动态损伤及细观破裂演化过程进行分析。研究结果表明，随着应变率的增大，动态应力峰值增长速率呈先快速增长然后趋于稳定，动态应力峰值增加了25.51%，当应变率增加至67.8s-1时，礁灰岩混凝土试样由Ⅰ型破坏模式转变到Ⅱ型破坏模式，动态应力卸载产生的回弹现象消失，动态应力应变曲线呈开口型，且开口程度随应变率升高不断扩大；DIF随着应变率的增加呈非线性增大，但增速逐渐变缓，DIF与应变率具有指数关系：■；声发射事件数与试样内部应力具有正相关性，随着应力的增长，试样内部裂纹增长速率较快，当应力降低时，内部裂纹增长趋近平稳。

关键词：礁灰岩混凝土动态力学特性 fdm-dem耦合 SHPB冲击实验裂纹演化

基于多尺度fdm-dem的珊瑚礁砂地基承载特性研究

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基于多尺度FDM-DEM的珊瑚礁砂地基承载特性研究

作者：张志杰武汉理工大学

学位级别：硕士

珊瑚礁砂广泛存在于中国南海岛礁及沿途海岸中。南海作为我国海洋资源开发的重要区域,其关键的国防需求与能源开发需求是近些年来海洋岛礁建设研究兴起的重要原因。珊瑚礁砂由钙质砂、珊瑚礁与贝类以及其他杂质组成,具有大孔隙,形状不规... 详细信息

珊瑚礁砂广泛存在于中国南海岛礁及沿途海岸中。南海作为我国海洋资源开发的重要区域,其关键的国防需求与能源开发需求是近些年来海洋岛礁建设研究兴起的重要原因。珊瑚礁砂由钙质砂、珊瑚礁与贝类以及其他杂质组成,具有大孔隙,形状不规则,易发生颗粒破碎的特点,这些特点使其与陆源标准石英砂具有较大的差异。因此,探究珊瑚礁砂基础的承载特性具有重要的研究意义。本文以珊瑚礁砂基础作为研究对象,进行了模拟吹填、地基承载模型试验、数值仿真模拟试验进行分析。本文的主要工作如下:(1)珊瑚礁砂吹填地基中存在级配不均匀分布的分层现象,不同级配会引起珊瑚礁砂承载性能较大的差异。通过吹填模型试验探究吹填作用下珊瑚礁砂的不均匀分布与非均质级配变化。依托于模拟吹填试验简化了地基的不均匀分布,设置工况进行了极限承载力模型试验。试验结果表明两层非均质水平分布具有最大的极限承载力,当地基存在非水平分层时会弱化极限承载能力。(2)利用有限-离散耦合方法建立了耦合的非均质珊瑚礁砂地基模型,将耦合模型仿真结果与试验中的模型情况相比对确认仿真的合理性。通过相同参数建立的不同的非均质珊瑚礁砂地基数值模型详细研究了吹填珊瑚礁砂地基非均质变化对其极限承载特性与微观分布的影响。非均质珊瑚砂地基的珊瑚砂颗粒运动与传力分布更加集中,强弱力链与位移云图解释了影响极限承载力的分布变化。基于试验与仿真结果提出了考虑深度修正系数的等效摩擦角并将计算结果与规范中未修正的结果比对分析。在考虑了深度修正系数与折减系数的等效公式计算结果与试验和数值模拟结果更加接近。计算更加精确。(3)利用耦合非均质非水平珊瑚礁砂地基模型,比对数值仿真与试验结果,并建立相同参数不同工况的非均质非水平珊瑚礁砂地基模型,分析了其微观分布的变化。非水平地基内颗粒会沿不均匀分布的方向产生滑移,弱化地基极限承载力。通过考虑折减系数将深度修正的等效方法计算结果与试验和数值模拟结果比对,并讨论了不同的倾斜工况对极限承载力的影响。

关键词：地基承载力离散元分析 fdm-dem耦合珊瑚砂