重塑黄土与植物根系界面摩擦离散元分析

油松作为一种植根于黄土地区的常见植物,在提高黄土强度方面起重要作用。为了弄清油松根系在黄土地区的固土效应,本文采用离散单元法(Distinct Element Method)模拟根系拉拔试验,分析了法向压力、根系埋深、含水率对根-黄土界面摩擦力学特性的影响。结果表明:拉拔试验中,根-黄土界面峰值强度、残余强度随着法向力的增大而增大;峰值强度、残余强度随着根系埋深的增加而增大;随着含水率的降低,根-黄土界面峰值强度、残余强度呈增大的趋势。     

火灾后RC及HFRC隧道管片破坏试验研究

为研究火灾后盾构隧道管片的破坏模式,借助火灾试验手段,对钢筋混凝土(RC)及混杂纤维混凝土(HFRC)两种类型的管片在不同工况下的破坏模式进行了研究。根据试验结果,受正弯矩单向加载的钢筋混凝土管片的极限承载力和变形性能均大于混杂纤维混凝土管片。在该工况下,钢筋混凝土管片的破坏模式为弯曲破坏,混杂纤维混凝土管片的破坏模式则为弯曲剪切破坏。而在受负弯矩双向加载的工况下,钢筋混凝土管片为剪切破坏模式,而混杂纤维混凝土管片为受弯破坏模式。由于破坏模式的差别,导致混杂纤维混凝土管片的变形发挥要优于钢筋混凝土管片。基于以上结论,笔者对盾构隧道管片的抗火设计提出了一些相关建议。     

基于有限体积法的三维CFD-DEM耦合方法

本文基于有限单元法对流体控制方程进行离散,并与离散单元法进行三维流固耦合计算。首先,针对多孔介质土体选取合适的控制方程,包括流体运动方程、颗粒运动方程及流固相互作用方程。然后将编译的计算流体力学程序引入离散单元法中进行耦合计算。最后,针对单颗粒沉降进行了数值模拟,结果表明:颗粒在刚开始下落时,速度增加较快,然后增加速率逐渐变缓并趋于稳定;随着颗粒的不断下降,其所受拖拽力随着时间先迅速增加,然后逐渐与浮重力一致;颗粒下降速度稳定后,水压(扣除静水压力)在颗粒附近呈蝶翼状分布,且颗粒上方为负压,下方为正压;颗粒下方水流向两侧外流,而上方水流向颗粒上方汇聚。以上研究结果表明此次编译的计算流体力学程序能够很好地和离散单元法进行耦合,并可用于研究多孔介质流固耦合问题。