非饱和重塑黄土应变控制等应力比试验三维离散元分析

黄土地区工程建设中有大量填方工程,填方工程中土体可能承受等应力比压缩荷载,为了研究非饱和重塑黄土在较高应力比下的宏微观力学性质,运用应变控制加载方式开展了不同应力比的非饱和黄土等应力比试验离散元数值分析.数值模拟中,考虑颗粒间转动和扭转抗力及范德华力并采用分层欠压法制备均匀松散黄土数值试样,引入粒间引力反映毛细力作用....     

非饱和重塑黄土的一种简化离散元模型

黄土是一种水敏性颗粒材料,其强度受含水率影响十分明显。基于非饱和土力学的基本理论,利用颗粒离散元方法,建立了一种非饱和黄土的简化离散元模型。在对非饱和黄土的力学特性进行离散元模拟分析后,与室内三轴试验进行了对比验证。对比模型和试验结果发现：不同含水率试样的应力应变关系受土体颗粒间摩擦系数直接影响,表现为试样含水率越高,摩擦系数越小,说明该离散元模型在一定范围内能够反映重塑黄土的土力学特性。     

非饱和原状黄土平面应变试验研究

利用TS-526真三轴仪改造的平面应变仪,对不同含水率条件下原状非饱和黄土的变形和强度进行了试验研究。结果表明:在不同含水率下非饱和黄土的偏应力与轴向变形关系曲线均表现为硬化性或者强硬化性;在不同含水率下,非饱和黄土的偏应力与体积变形关系曲线存在明显拐点,在拐点之前土样表现为受剪压缩,拐点之后土样表现为受剪剪胀;土体的基质吸力随含水率的变化而变化,随着含水率的增大,基质吸力减小;非饱和黄土的抗剪强度参数随含水率的增大而减小;非饱和黄土的强度高于饱和黄土的强度。     

非饱和黄土的显微结构与湿陷性

对陕西某抽黄河水工程黄土的原状土样进行了三轴浸水试验及湿陷前，后试样的显微结构扫描电镜分析，由非饱和黄土显微结构与湿陷性之间的关系，确定了黄土结构与湿陷性的关系，研究表明，黄土的显微结构与黄土的结构性及湿陷性有着密切的关系。     

平面应变条件下黄土各向异性试验研究

为弄清原状黄土在不同剪切方向角下的强度变形规律,利用平面应变仪,并考虑原状黄土各向异性,对取自陕西泾阳的原状黄土进行了不同剪切方向角、固结围压、含水率条件下的平面应变试验。试验结果表明:平面应变条件下,土体应力应变曲线为硬化型;随着围压增大及含水率减小,原状黄土强度显著升高;随着主应力角增加,应力应变曲线更低缓,呈现弱硬化型,而且土体初始剪切模量也有所降低;土体凝聚力与内摩擦角随主应力角的增大而显著减小,不同主应力角下,含水率对凝聚力的影响比对内摩擦角的影响要大;破坏主应力差随主应力角、含水率的增大而减小。     

陕西子洲原状黄土平面应变试验研究

采用多功能三轴压缩仪对陕西子洲原状黄土进行常规平面应变试验及单侧限平面应变试验,分析含水率、围压及侧限条件对原状黄土强度的影响,结果表明:除土样在低含水率、小围压条件下产生脆性破坏外,原状黄土的应力应变关系曲线大多呈强硬化型;在围压一定的情况下,含水率越大,达到同一应变时的主应力差越小,含水率对黄土的结构强度起削弱作用;在含水率一定的情况下,围压越大,黄土的强度越大,达到同一应变时主应力差越大,围压对黄土的结构强度起增强作用;单侧限条件下,土样的应力应变曲线与双侧限呈现相同规律,且同荷载下单侧限土样变形大于双侧限条件下的变形;一定含水率范围内,随着含水率的增大,黏聚力减小,内摩擦角变化幅度不大。     

非饱和黄土的显微结构与湿陷性

对陕西某抽黄河水工程黄土的原状土样进行了三轴浸水试验及湿陷前、后试样的显微结构扫描电镜分析 .由非饱和黄土显微结构与湿陷性之间的联系 ,确定黄土结构与湿陷性的关系 .研究表明 ,黄土的显微结构与黄土的结构性及湿陷性有着密切的关系     

临空面效应下黄土平面应变试验研究

把TS-526真三轴仪改造成平面应变仪,考虑临空面效应,对陕西杨凌非饱和重塑黄土在单侧刚性约束和双侧无约束两种情况进行了不同含水率、固结压力、干密度条件下的平面应变试验,分析以上因素对土体变形和强度特性的影响。结果表明:随着含水率的升高,干密度减小,固结压力降低,土体强度降低;单侧刚性约束条件下,土体的体变一直处于剪缩状态,而双侧无约束土体的体变先剪缩后剪胀;侧限约束条件对侧向变形影响很明显,同条件下单侧刚性约束土体强度较双侧无约束土体强度高;随着固结轴压的增大,侧限条件对土体强度影响逐渐减弱。     

地震作用下黄土滑坡离散元数值模拟研究

为了对地震荷载作用下黄土滑坡的运动滑移规律进行深入探究,采用离散单元法对甘肃黑方台滑坡进行了地震荷载作用下的滑坡体运动数值模拟研究。结果表明：地震荷载作用下黄土滑坡存在滑源区、流通区以及堆积区3个部分,滑源区的残积土结构相较于滑动前更加松散;且滑源区近坡面不同位置颗粒的滑动位移差异性较大,处于滑坡体前缘的颗粒位移量最大,处于滑坡体后缘的颗粒位移量较小,随着深度的增加,颗粒的位移量逐渐减小,且差异性较大。     

非饱和重塑黄土固结特性试验研究

以延安新区工程建设中填方区的重塑黄土为研究对象,以准确计算填方区黄土地基的沉降为主要目标,以工程实际中填方区黄土的岩土工程设计参数为参照,室内制取了 Q3重塑黄土固结样。开展了4组控制吸力的非饱和土固结试验,得到了非饱和重塑黄土的压缩曲线,分析了吸力对重塑黄土固结特性的影响。研究表明：初始状态相同的重塑黄土土样,压缩系数随吸力的增大而减小;非饱和重塑黄土试样的压缩指数除了受竖向压力影响外,也受吸力作用的影响,压缩指数随着吸力的增大而减小;在2 MPa 的竖向应力下,重塑黄土土样总的竖向应变较小,最大的竖向应变为0．7％。     

降雨入渗条件下非饱和黄土边坡稳定的可靠度分析

根据雨水入渗在土坡内引起的土壤容重和土体的强度变化,得到体积含水量与强度指标的拟合公式,对非饱和黄土边坡的稳定进行了可靠度分析,求得了土坡的失效概率,对工程的安全可靠性做出了评价。计算表明,降雨入渗条件下非饱和黄土边坡失稳的概率远大于不考虑降雨时的正常情况,因此,非饱和黄土的边坡稳定性应充分考虑降雨的影响,需通过试验来测定含水量与土的强度参数关系。     

素混凝土桩复合地基承载机理的离散元分析

采用二维离散单元法模拟了素混凝土桩复合地基的浅层平板载荷试验。将数值试验结果与现场试验结果对比,以验证离散单元法的适用性,并基于加载过程中地基土体的宏微观响应,分析复合地基的破坏机理。分析结果表明:土体的转动场、应力偏转等变化较大的区域主要集中在直接承载的桩体周边区域,越向外侧所受影响越小;当荷载超过地基极限承载力时,复合地基发生冲切破坏,桩端发生刺入破坏;桩顶荷载、桩侧阻力、桩端阻力、桩土应力比与沉降的变化规律与现场试验结果相似,说明采用离散元法分析素混凝土桩复合地基的承载机理是可行的。     

基于有限元法的渡槽排架结构性态分析

针对我国西北寒旱灌区的渡槽基础和排架易在高矿化度地下水侵蚀和冻融交替作用下出现建筑物结构稳定性和整体性态衰退的问题,采用大型数值分析软件ANSYS对受侵蚀前后渡槽排架的结构进行了计算和分析,探索渡槽在不同工况下的应力和变形规律。分析结果表明:在只有竖向荷载的情况下,侵蚀前后渡槽结构变形分布规律基本相同。x向位移最大值均出现在渡槽两端上部区域,y向变形以跨中区域最为明显,z向以渡槽排架的顶部附近变形最为明显。     

节理岩体大型地下洞室群开挖支护过程离散元分析

依托大岗山水电站工程的地下洞室群,运用离散元法模拟了不同地质结构组合切割条件下地下洞室开挖支护过程,研究锚杆支护对不同岩体结构变形、应力状态、损伤区影响的改善作用,探讨了节理岩体中锚杆加固机理。结果表明:锚杆加固作用是随着节理相对错动和应力调整逐步发展的;受限于锚杆与结构面这种相互作用机制,锚杆并不能有效改善围岩应力状态;锚杆加固作用主要体现在增强结构面抗剪强度和抗拉强度上,提高了关键块体的安全系数并阻止块体的塌落;通过与监测数据对比表明,离散元锚杆单元模型可反映出工程实践中锚杆对岩体的支护效果。