土與土工格柵相互作用的宏細(xì)觀機(jī)理研究.pdf

1、土工合成材料的用量日益增多，在加筋土工程中，筋土界面之間的相互作用問(wèn)題己越來(lái)越引起人們的重視，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)加筋機(jī)理進(jìn)行了大量研究，但由于筋土作用的復(fù)雜性，加筋土界面機(jī)理遠(yuǎn)未理解清楚。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)以及顆粒離散元分析方法對(duì)筋土界面作用特性進(jìn)行研究，從細(xì)觀角度研究土工合成材料與周圍土體位移發(fā)展規(guī)律以及筋土相互作用，將有助于揭示加筋土的宏細(xì)觀力學(xué)機(jī)理。同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，應(yīng)用離散-連續(xù)耦合方法研究從細(xì)觀上研究土工合成材料處治路堤的加筋機(jī)理，可以更

2、好的指導(dǎo)工程實(shí)踐。
　　 利用自行設(shè)計(jì)的可視化模型箱，分別對(duì)土工合成材料拉拔試驗(yàn)和直剪試驗(yàn)進(jìn)行宏細(xì)觀研究。采用無(wú)標(biāo)點(diǎn)法圖像處理技術(shù)，對(duì)格柵拉拔和直剪過(guò)程的土體位移場(chǎng)、剪應(yīng)變場(chǎng)等宏觀表現(xiàn)進(jìn)行分析。分別考慮格柵的類型、長(zhǎng)度、拉拔速率、砂土的性質(zhì)等因素對(duì)筋土界面特性的影響。利用課題組開(kāi)發(fā)的GEODIP細(xì)觀分析后處理軟件對(duì)Olympus體視顯微鏡攝取的砂土細(xì)觀圖像進(jìn)行分析，研究拉拔和直剪過(guò)程中土體細(xì)觀參數(shù)的演變規(guī)律。研究表明，界面內(nèi)孔隙

3、、接觸數(shù)等細(xì)觀參數(shù)變化劇烈，筋土界面厚度與法向應(yīng)力、砂土試樣性質(zhì)密切相關(guān)。
　　 以室內(nèi)試驗(yàn)為基礎(chǔ)，應(yīng)用和二次開(kāi)發(fā)PFC3D，開(kāi)發(fā)了非圓顆粒，采用兩種不同半徑的小球通過(guò)平行粘結(jié)模型來(lái)模擬土工格柵。通過(guò)采用顆粒流模擬三軸試驗(yàn)結(jié)果，獲得可用于試驗(yàn)砂土力學(xué)性質(zhì)模擬的細(xì)觀參數(shù)，建立合理的加筋土顆粒流數(shù)值仿真模型。通過(guò)與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證了離散元模型的正確性，通過(guò)對(duì)土體的位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)分布、界面特征顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡、接觸法向以及孔隙率等宏細(xì)

4、觀量的分析，多角度揭示土工格柵與土體相互作用的宏細(xì)觀機(jī)理。
　　 應(yīng)用拉拔和和直剪試驗(yàn)得出的規(guī)律，進(jìn)行土工格柵處治山區(qū)高填方加寬路堤的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，分析格柵處治效果，結(jié)合數(shù)值分析，闡明格柵從路堤邊緣向路堤中心逐漸發(fā)揮加筋作用。
　　 結(jié)合了離散元和連續(xù)數(shù)值方法的各自優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)PFC和FLAC的Socket I/O接口，實(shí)現(xiàn)了二維離散-連續(xù)耦合分析，以現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)為基礎(chǔ)，應(yīng)用離散-連續(xù)耦合分析方法，揭示格柵加筋處治新舊路堤的細(xì)觀機(jī)