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188宝金博页面版: 黏性土无侧限抗压试验颗粒流软件PFC模拟的微观分析

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内容提示: 第14卷第16期2014年6月 1671 1815( 2014) 16—0062—05 科学技术与工程 Sci enceTechnol ogy- and Engi neeri ng V01.14 No.16 J un.2014 ⑥2014 Sei .Teeh.Engrg. 原子能技术 黏性土无侧限抗压试验颗粒流软件( PFC) 模拟的微观分析 陈 蕾1 洪宝宁2 ( 武汉理工大学华夏学院1,武汉430223;河海大学岩土工程研究所2,南京210098) 摘要 无侧限抗压试验在研究黏性土的力学性质和破坏形态方面有着重要的作用,现从微观方面出发利用颗粒流中的 cl ump单元来模拟黏性土无侧限抗压试验的基本颗:汀 柔性边界” 。结果表明初始孔隙比、摩擦系数、颗粒间的刚度和黏聚 力都...

文档格式:PDF | 页数:5 | 浏览次数:125 | 上传日期:2015-10-05 02:05:41 | 文档星级:
第14卷第16期2014年6月 1671 1815( 2014) 16—0062—05 科学技术与工程 Sci enceTechnol ogy- and Engi neeri ng V01.14 No.16 J un.2014 ⑥2014 Sei .Teeh.Engrg. 原子能技术 黏性土无侧限抗压试验颗粒流软件( PFC) 模拟的微观分析 陈 蕾1 洪宝宁2 ( 武汉理工大学华夏学院1,武汉430223;河海大学岩土工程研究所2,南京210098) 摘要 无侧限抗压试验在研究黏性土的力学性质和破坏形态方面有着重要的作用,现从微观方面出发利用颗粒流中的 cl ump单元来模拟黏性土无侧限抗压试验的基本颗:“ 柔性边界” 。结果表明初始孔隙比、摩擦系数、颗粒间的刚度和黏聚 力都会对黏性土的力学性质和试样内部颗粒间粘结个数及排列方向的变化还有试样剪切滑移带的形态和相关内力变化产生 显著的影响。 关键词颗粒流软件( PFC) 黏性土 无侧限 微观结构 中图法分类号TL631.24; 文献标志码A 黏性土的工程性质一般会和土粒的成分、形状、 矿物组成等等有着不可分割的联系。由于扫描透射 电镜的使用,人们认识观察到黏土颗粒是片状的颗 粒。同时,黏性土体中存在着很多的次生矿物,而这 些次生矿物大多由针状或者片状的极细的颗粒组 成¨ ≯。。一般在室内试验进行黏性土无侧限抗压试 验的观察过程中,只能观察到试验结束时剪切带的 最终形态,而不能进行破坏过程的全程观察;一方面 由于实验过程比较难以控制,模拟现场试验条件的 难度也大,另一方面对于试样内部微观情况的分析 存在缺陷。本文用颗粒流软件( PFC) 对模拟土样加 载全过程进行分析,便于从微观方面对土体的破坏 全过程有更深入的了解[3, 41。 1 黏性土无侧限试验的造样方法 1.1造样方法 基于上述理论,可以用PFC中的一个扩展功能 cl ump( 簇) 单元来模拟黏性土的片状微观结构。设 置将五个单个颗粒排列成一排来模拟片状结构,在 这里设置每个小球的厚度为单位1,设置每个小球 半径为0.1 l nnl ,将五个小球连成一排形成一个颗粒 簇,大量的颗粒簇可以按一定的方式排列集合从而 形成黏土试样的模型,图1所示。 本文运用一种落雨法来形成初始的母体颗粒, 2013年10月10日收到 第一作者简介:陈蕾( 1986) ,女,江苏南京人,硕士。研究方向 岩土的微观结构和数值模拟。E-mai l :chendei qzyx@163.conl 。 图1 模拟黏土片状颗粒模型 Fi g.1 Si mul ati ngthe model of cl ay pl ate—l i ke parti cl es 落雨法就是先在较大的一个空间里生成大量的足够 的片状黏土颗粒,然后让这些颗粒在自重的作用下 面进行沉积,从而形成初始的颗粒集合体,在此基础 上,运行足够的循环次数,使每个颗粒速度能达到 平衡。 然后,对母体颗粒进行切样试验,在进行无侧限 抗压试验时,考虑到没有侧限压力,不可以用刚性的 墙体( WALL) 来代替边界条件,在这里,考虑将直径 很小的圆盘用连接键连接起来,用于模拟无侧限试 验的“ 柔性边界” ,这里小颗粒连接而成的柔性边界 就像一层薄膜,其切样尺寸和实验室的小三轴试验 相同,为80 nl nl × 39.1nl nl ,在此基础上生成cl ump 后,再将颗粒的接触刚度增大,图2所示。 1.2无侧限压缩试验的基本参数 PFC2D中使用边界墙WALL作为边界时,只能 对WALL施加速度,而不能对WALL施加力,因此 需要使用伺服控制程序,实时更新WALL的速度, 以便得到指定围压状态。 轴向加卸载过程有两种形式,即应力控制加载 和应变控制加载。在这里通常会使用应变控制加载 方法,侧向应力通过伺服控制侧墙速度来保持为常 数,轴向应力通过控制上下加载墙的运动实现,其中 侧向应力伺服控制程序与围压中相同bJ 。 万方数据

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