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岩石力学与工程学报 2021年第S02期40卷 3344-3356页

作者：胡世兴靳晓光孙国栋李翰林聂紫珩重庆大学土木工程学院重庆400041 中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031

基于室内大型三轴试验与pfc^(3D)-flac^(3D)耦合分析方法,建立还原部分大尺寸块石实际形状的柔性伺服三轴加载模型,分析土石混合体试样变形破坏特征以及剪切面、接触力链发展规律。数值试验结果表明:土石混合体三轴剪切过程分为轴向压... 详细信息

基于室内大型三轴试验与pfc^(3D)-flac^(3D)耦合分析方法,建立还原部分大尺寸块石实际形状的柔性伺服三轴加载模型,分析土石混合体试样变形破坏特征以及剪切面、接触力链发展规律。数值试验结果表明:土石混合体三轴剪切过程分为轴向压密、侧向鼓出2个阶段,轴向压密阶段随围压的增大而缩短,径向变形量随围压的增大而增大;土石混合体摩擦角随着含石量的增大而增大,黏聚力的变化趋势相反,含石量对摩擦角与黏聚力的影响约为10%,块石主要增强土石混合体的结构性:三轴试样破坏时试样中部形成X形剪切带,且主,要发生侧向位移,试样上下端有锥形弹性区,主要发生竖向位移;当轴向应变小于5%时,配位数随轴向应变的增大而增大,孔隙率随轴向应变的增大而减小,当轴向应变大于5%时变化规律相反:随着轴向应变的增加,接触力链逐渐向块石较多的区域集中,轴向力主要由块石间的接触提供;轴向力主要由颗粒法向接触力组成,水平方向的力主要由切向黏结以及摩擦提供。

关键词：土力学土石混合体大型三轴试验 pfc-flac耦合变形破坏力学特征

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基于pfc-flac耦合的弹性轨枕力学特性分析

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铁道学报 2021年第5期43卷 144-152页

作者：崔旭浩肖宏北京交通大学轨道工程北京市重点实验室北京100044

采用离散单元法建立了具有棱角特征的精细化道床模型,采用有限差分法建立了可考虑变形的连续介质轨枕模型,推导了组合道砟颗粒与有限差分单元之间的接触位移关系,通过在轨枕与道床之间设置耦合边界进行力和位移的交互实现二者的耦合计算... 详细信息

采用离散单元法建立了具有棱角特征的精细化道床模型,采用有限差分法建立了可考虑变形的连续介质轨枕模型,推导了组合道砟颗粒与有限差分单元之间的接触位移关系,通过在轨枕与道床之间设置耦合边界进行力和位移的交互实现二者的耦合计算,依据现场实测结果验证了模型的正确性。对建立的弹性轨枕有砟道床和普通轨枕有砟道床施加动荷载,对比两者的计算结果发现:弹性轨枕可以增大轨枕底面与散体道砟之间的接触面积,减小接触应力;弹性轨枕可以有效减少道床顶层范围内道砟颗粒之间较大接触力的出现;弹性轨枕可以降低道床内部道砟颗粒之间的平均接触力和最大接触力;道砟颗粒之间接触力的概率密度随着接触力的增大而逐渐减小,铺设弹性轨枕可以减低道床内部较大接触力出现的概率,起到保护道砟的作用;弹性轨枕可以减小道床的振动加速度;从控制轨枕-道床结构的振动水平和道床的弹性变形量等角度综合考虑,建议枕下胶垫的合理静刚度取值为70~100 kN/mm。

关键词：有砟道床弹性轨枕 pfc-flac耦合力学特性

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西香高速泸沽湖特大型桥梁处碎石土力学特性研究

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科学技术与工程 2024年第12期24卷 5104-5113页

作者：郑达周赛周鸿轲成都理工大学环境与土木工程学院成都610059

针对桥梁重力锚布设对碎石土堆积体稳定性的影响问题,以西香高速泸沽湖特大型桥梁为例,围绕该处碎石土的力学特征与变形参数,采用室内大型三轴试验与pfc(particle flow code)-flac(fast Lagrangian analysis of continua)耦合的数值仿... 详细信息

针对桥梁重力锚布设对碎石土堆积体稳定性的影响问题,以西香高速泸沽湖特大型桥梁为例,围绕该处碎石土的力学特征与变形参数,采用室内大型三轴试验与pfc(particle flow code)-flac(fast Lagrangian analysis of continua)耦合的数值仿真技术,建立柔性边界条件下的三轴试验模型,分析该碎石土的变形破坏特征以及力学机制变化规律。结果表明:在三轴试验中围压与初始弹性模量E i呈正相关性,随着碎石土试样中粗颗粒料含量增加,内聚力会减少而内摩擦角增加;拟合得到该处碎石土试样破坏强度σ_(cre)与围压σ_(3)的线性关系式:σ_(cre)=2.95σ_(3)+176.105;三轴试样在低围压下,上下锥形区域持续压密吸收能量,碎石土试样内部出现两条剪切带,整体呈“X”形,随着围压的增加,能量出现冗余并向剪切带外扩散,产生新的裂隙,掩盖了剪切带的区域化特征,导致剪切带逐渐减少并在围压达到400 kPa时消失。研究成果对碎石土堆积体稳定性问题具有一定的参考价值和指导意义。

关键词：碎石土大型三轴试验 pfc-flac耦合柔性边界变形特征力学机制

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单轴压缩下含软弱夹层岩石锚固力学行为试验及模拟研究

单轴压缩下含软弱夹层岩石锚固力学行为试验及模拟研究

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作者：罗新飏中南大学

学位级别：硕士

造成含软弱夹层岩体失稳的原因不光是岩石-夹层结构面的滑动破坏,而且伴随着夹层尖端的应力集中所导致的尖端裂纹扩展。本文以含软弱夹层的岩体为实验对象,开展了室内试验与数值模拟,主要研究内容与结论如下:(1)采用断裂力学原理对锚固... 详细信息

造成含软弱夹层岩体失稳的原因不光是岩石-夹层结构面的滑动破坏,而且伴随着夹层尖端的应力集中所导致的尖端裂纹扩展。本文以含软弱夹层的岩体为实验对象,开展了室内试验与数值模拟,主要研究内容与结论如下:(1)采用断裂力学原理对锚固作用的机理进行分析,得出锚固作用阻碍了试样的横向变形,约束锚固作用范围大于自由锚固,锚固作用降低了夹层尖端的应力强度因子,使起裂更加困难。(2)对不同锚固方式、夹层倾角下的试样进行单轴压缩试验。试验结果表明试样的峰值强度均随着夹层倾角增大而增大,锚固作用对小夹层倾角试样的强度、弹性模量的提升较大。锚固对30°试样起裂荷载与起裂-峰值荷载比均有提升。(3)采用数值散斑技术获取夹层两侧点的相对位移以裂纹演化过程,并利用声发射技术获取破坏过程中RA-AF散点的信号演化过程。结果表明,锚固作用会减小夹层两侧点的相对位移,且中间点受到锚固作用的效果更多。无锚固试样的破坏模式有三种。对于倾角为30°至75°试样,拉伸裂纹起裂被锚固作用抑制;对于倾角为90°试样,裂纹由于锚固无法起裂,造成瞬间崩坏。倾角小于90°的无锚固试样RA-AF信号散点图均以拉伸信号为主,锚固作用使得散点由拉伸区向混合与剪切区移动。90°倾角试样的散点数在锚固下明显减少。(4)通过数值模拟获得试样内部应力演化过程。结果表明,端部约束锚固对横向加固范围大于端部自由锚固。锚杆会强化试样承受轴向荷载的能力,锚固效应使剪应力穿过夹层。但当岩石锚杆界面无粘结时,端部自由锚固试样层间剪应力消失。端部约束锚杆能提供连续的锚固力,即使界面无粘结,层间剪应力也没有消失。(5)通过数值模拟中的监测手段获取锚杆的受力。倾角越大,锚杆在中点处的轴向拉应力和剪应力越小。且端部约束锚杆两端具有明显的拉应力分布。夹层倾角为90°时,试样中部锚杆轴向拉应力分布有所降低,R-90试样的降低程度较大。较大的倾角使界面滑移难以发生,因此大倾角试样的锚杆剪应力值较小。图52幅,表7个,参考文献99篇

关键词：软弱夹层岩体锚固单轴压缩 pfc-flac耦合力学行为

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降雨条件下PVA、MgO改良边坡稳定性试验研究

降雨条件下PVA、MgO改良边坡稳定性试验研究

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作者：李家欢西藏农牧学院

学位级别：硕士

藏东南地区是中国地质灾害频发的重灾区,其砂砾土、砂卵石滑坡具有规模大、预测难、危害大等特点,成为青藏高原地区阻碍经济社会发展的重要影响因素。降雨入渗尤其是持续的暴雨是诱发边坡失稳的主要因素,对人民群众生命财产构成了严重... 详细信息

藏东南地区是中国地质灾害频发的重灾区,其砂砾土、砂卵石滑坡具有规模大、预测难、危害大等特点,成为青藏高原地区阻碍经济社会发展的重要影响因素。降雨入渗尤其是持续的暴雨是诱发边坡失稳的主要因素,对人民群众生命财产构成了严重威胁。因此,对边坡失稳问题进行研究具有较大的理论和实际工程意义。本文以西藏自治区朗县某边坡为研究对象,通过大型物理模型试验对不同改良材料改良后的砂土模型边坡进行了降雨试验,并通过颗粒流软件进行边坡降雨条件下的变形过程模拟。试验结果可以为降雨入渗下砂土边坡的稳定性研究提供有力支撑,并为相关工程提供有价值的参考。主要研究内容包括:(1)通过现场取样、室内筛分试验、直接剪切试验和渗透试验确定了未改良砂土的天然密度、颗粒级配、不同类型改良土在不同含水率下的抗剪强度参数和渗透系数。(2)试验设计了3组不同的雨强和4种不同的表层土体材料,对比分析不同改良材料的加固效果,未改良砂土在降雨强度为60mm/h时边坡浅表发生滑坡,滑坡影响范围最大深度小于20cm。氧化镁(Mg O)改良边坡浅表:降雨强度为60mm/h时边坡稳定,降雨强度提高至120mm/h时边坡浅表发生多次滑坡,且滑坡影响范围的最大深度超过30cm。聚乙烯醇(PVA)改良边坡浅表:降雨强度为60、120mm/h时边坡仅产生细小裂隙,整体稳定。降雨强度提高至180mm/h时坡脚沿拉伸裂纹发生小规模滑坡,后续发生边坡前中部产生多次小规模滑坡。但滑坡影响范围的最大深度未超过30cm。PVA+Mg O改良边坡浅表:降雨强度为60、120、180mm/h时边坡仅产生细小裂隙,整体稳定。(3)每种改良材料具有对应的能够抵御的最大雨强。当雨强小于60mm/h时,采用Mg O进行边坡浅表改良即可保持边坡稳定;当雨强达到120mm/h时,则需采用PVA材料进行边坡浅表改良才能保持边坡稳定;而当雨强达到180mm/h时,只能采用PVA+Mg O对边坡浅表进行改良才能保持边坡不受降雨影响发生滑坡。(4)在试验的基础上通过颗粒流软件进行边坡降雨条件下的变形过程模拟,通过数值模拟试验对室内模型中未进行的实验内容进行了补充,基于pfc-flac耦合方法建立了与实际降雨试验相同尺寸的边坡模型,模拟了三种降雨强度下四类边坡的变形过程。在位移、应力方面对边坡土体运动进行宏观分析,在孔隙率和裂缝延伸方面对边坡土体运动进行细观分析。通过观察其颗粒运动特征,分析边坡在降雨入渗后的变形细观机理,为相关的工程设计和防治措施提供有价值的参考。

关键词：边坡降雨入渗改良材料稳定性分析 pfc-flac耦合

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