離散單元法土工袋數(shù)值模擬

1.2萬字 35頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘 要
土工袋技術(shù)，是將石渣，砂礫等松散材料裝入一定規(guī)格的編織袋中，形成袋狀結(jié)構(gòu)體用于臨時(shí)或永久性工程中的技術(shù)。在水利工程，道路工程，建筑工程中都有著廣泛的應(yīng)用前景。
作為地基等承受豎直荷載的結(jié)構(gòu)，土工袋具有較強(qiáng)的抗壓強(qiáng)度。然而，對土工袋受壓時(shí)內(nèi)部顆粒的受力位移特性的研究還很有限；離散單元法（DEM）是專門用來解決不連續(xù)介質(zhì)問題的數(shù)值模擬方法，可以較好地模擬土工袋的受力特性。本文運(yùn)用模型試驗(yàn)以及離散單元法對的單軸壓縮特性進(jìn)行了研究，研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
（1）數(shù)值模擬所采用的離散單元法，是Cundall于1971年提出來的計(jì)算非連續(xù)性巖土問題的數(shù)值計(jì)算方法。其基本原理是將土體考慮成一個(gè)個(gè)單獨(dú)的土顆粒，根據(jù)牛頓第二定律，得到其受力與運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
（2）進(jìn)行了土工袋單軸壓縮試驗(yàn)，對土工袋的應(yīng)力應(yīng)變變化情況進(jìn)行了觀測，得到其應(yīng)力應(yīng)變曲線，證明土工袋具有較高的抗壓強(qiáng)度，三個(gè)土工袋組成的聯(lián)合體所能夠承受的壓力至少能夠到達(dá)1MPa以上。它可用于路基，地基等基礎(chǔ)工程，能夠提供足夠的強(qiáng)度保證。
（3）為探究不同粒徑袋內(nèi)材料對土工袋強(qiáng)度變形特性的影響，建立不同粒徑土顆粒袋內(nèi)材料的土工袋模型，并進(jìn)行了單軸壓縮試驗(yàn)的數(shù)值模擬。得到了各個(gè)顆粒的位移量與受力分布。發(fā)現(xiàn)在不考慮土顆粒破碎情況下，土工袋的壓縮變形主要由土顆粒各層之間錯(cuò)動(dòng)位移與土袋之間相互嵌入導(dǎo)致。分析出土工袋內(nèi)土體的水平位移沿高度方向變化不大，而豎直位移隨著高度增加逐漸增大。通過對土工袋內(nèi)顆粒的速度分布進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)壓縮條件下，土工袋內(nèi)土體運(yùn)動(dòng)情況分布呈現(xiàn)三部分，而袋內(nèi)滑動(dòng)面則為三部分的邊界部分，由此可以預(yù)測在較大荷載作用下土袋將變形直至呈“凹”字形破壞。



關(guān)鍵詞：土工袋；單軸壓縮試驗(yàn)；離散單元法；強(qiáng)度變形特性