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中南大学学报（自然科学版） 2015年第10期46卷 3782-3788页

作者：孙浩金爱兵高永涛周喻杨振伟北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室北京100083

基于颗粒元理论和pfc3d程序,构建放矿模型,开展对倾斜矿体复杂边界条件下崩落矿岩流动特性的研究,实现放出体(IEZ)形态的可视化。同时,将模拟结果与已有研究结论进行对比,验证基于pfc程序的放矿模型在崩落矿岩流动特性研究中的适用性与... 详细信息

基于颗粒元理论和pfc3d程序,构建放矿模型,开展对倾斜矿体复杂边界条件下崩落矿岩流动特性的研究,实现放出体(IEZ)形态的可视化。同时,将模拟结果与已有研究结论进行对比,验证基于pfc程序的放矿模型在崩落矿岩流动特性研究中的适用性与可靠性。研究结果表明:因受到倾斜边壁的限制,在复杂边界条件下放出体形态产生不同程度的变异,并不是一个规则的椭球体;在3类边界条件下,在放矿初始阶段,放出体高度呈指数形式快速增加,随着放矿量的增加,其增长率逐渐减小,随后,放出体高度将随放矿量的增加呈线性增长;下盘残留量随矿石层初始高度与矿石水平厚度之比(H/T)的增加而增加,其增长率逐渐降低,而随矿体倾角的增加而明显降低。

关键词： pfc3d程序复杂边界条件崩落矿岩流动特性

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基于三维离散元法的沥青混合料剪切流变规律研究

基于三维离散元法的沥青混合料剪切流变规律研究

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作者：董欣雨长沙理工大学

学位级别：硕士

剪切型破坏(如车辙、推移等)是目前沥青路面最为常见的破坏类型之一,造成了巨大的经济损失和不良的社会影响。国内外学者针对这一问题进行了大量的研究探讨,逐渐认识到宏观与细观研究相结合的重要性。自离散元法被引入到沥青路面细观研... 详细信息

剪切型破坏(如车辙、推移等)是目前沥青路面最为常见的破坏类型之一,造成了巨大的经济损失和不良的社会影响。国内外学者针对这一问题进行了大量的研究探讨,逐渐认识到宏观与细观研究相结合的重要性。自离散元法被引入到沥青路面细观研究中以来,研究主要集中在沥青混合料的劲度模量、疲劳性能等方面,对剪切流变行为的研究仍较薄弱。因此,本文采用宏观与细观相结合、试验与理论相结合的研究方法,借助离散元法研究了沥青混合料的剪切流变规律。本文以AC-13沥青混合料为主要研究对象,在进行了汉堡车辙和重复加载蠕变室内试验的基础上,借助三维离散元颗粒流程序pfc3d(Particle Flow Code 3d)采用随机投放的方法构建了 AC-13沥青混合料虚拟模型,对其进行虚拟汉堡车辙和重复加载蠕变试验,从细观角度分析试验加载过程中的剪切破坏机理及蠕变变形机理,分析了温度、荷载与湿度等因素对沥青混合料剪切流变性能的影响,对比验证了离散元模型的准确性。最后,本文还构建了多组对照试件,进一步探索了可缓解沥青路面剪切型病害的材料选择和级配设计方法。结果表明:离散元模型能够较为准确地模拟汉堡车辙试验和重复加载蠕变试验,最终相对误差在10%左右。在汉堡车辙试验中,虚拟试件内部接触力与集料位移呈“V”字型集中分布在车轮作用区域的下方,并向试件两端迅速衰减,集料在Z轴和X轴方向的位移量随加载次数增大而增大,在Y轴方向则存在一定的往复移动过程,试件顶部往下一定深度内集料仍保持着较高的水平位移量,说明沥青路面从顶部往下的小范围深度均是结构受剪的高峰区域。在重复加载蠕变试验中,随着温度和荷载的增大,相同加载次数下产生的轴向应变增大,流变次数降低,抗永久变形能力下降。为缓解沥青路面剪切型病害,在材料选择方面,应选用表面纹理发达、棱角丰富的粗集料以及高黏度的沥青。在级配设计方面,根据模型模拟结果,选用SMA、OGFC这类具有发达骨架的级配类型、控制集料公称最大粒径在13mm或16mm时可提供更高的抗永久变形能力。

关键词：沥青路面离散元 pfc3d程序细观结构剪切破坏蠕变变形

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高频液压振动锤沉桩机理的颗粒离散元模拟

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作者：王学红福州大学

学位级别：硕士

由于高频液压振动沉桩具有噪音小、穿透能力强、适应范围广、对桩身损伤小等诸多优点，因此在国内外实际工程中被广泛采用，但是高频液压振动沉桩技术研究却远远落后于实际应用，尤其是在国内。高频液压振动沉桩过程非常复杂，涉及诸如... 详细信息

由于高频液压振动沉桩具有噪音小、穿透能力强、适应范围广、对桩身损伤小等诸多优点，因此在国内外实际工程中被广泛采用，但是高频液压振动沉桩技术研究却远远落后于实际应用，尤其是在国内。高频液压振动沉桩过程非常复杂，涉及诸如反复剪切作用下土的性状、局部液化强度衰减、高频振动作用下桩土间的相互作用等许多难题，过去许多学者研究的都是针对无粘性土，而且多数没有考虑超孔隙水压力的影响。本文以此为背景，充分利用pfc3d程序能很好的模拟土颗粒运动规律的技术优势，从宏细观两方面入手，研究分析高频液压振动沉桩技术在粘性土中的可打入性问题，具体研究内容如下：首先简单阐述了高频振动沉桩的基本原理，并对前人所做的研究进行了详细地总结和归纳，包括试验研究、理论分析研究和数值分析研究,同时对颗粒离散元的发展和应用方面做了概括性总结。接着详细地介绍了颗粒离散元的一些相关基本理论与方法，通过一维压缩与固结的颗粒离散元的模拟,验证dEM-CFd流固耦合程序能有效地模拟孔压的影响。其次对高频液压振动锤沉桩的全程贯入过程进行了颗粒离散元模拟，分析了沉桩过程中桩周土体性状的变化，包括颗粒运动轨迹、孔隙率、接触应力及孔隙水压力，得出了桩侧摩阻力和桩端阻力随深度的变化规律，研究了振动频率、静定荷载、激振力、桩径、土体模量、土体内摩擦角等影响因素对桩体贯入深度和贯入速率的影响;且通过有无孔隙水的对比，分析了孔隙水压力对高频振动沉桩的影响。最后针对大直径超长管桩的可打入性进行模拟，分析一个算例，给出了管桩全贯入过程的数值分析结果，并做了相应地分析。

关键词：粘性土高频液压振动沉桩 pfc3d程序孔隙水压力

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