粗粒土颗粒渗透系数计算模型的研究

渗透系数是渗流分析中最基本的也是非常重要的计算参数,研究粗粒土颗粒渗流系数计算模型为工程设计提供相对准确可靠数据尤为重要．基于理想致密圆球的渗流模型,将粗粒土颗粒粒径不同级配折算成基于理想渗流模型下的等效粒径,建立粗粒土颗粒流体的渗透系数计算模型．经理论分析建立起渗流系数与粗粒土颗粒等效粒径关系的计算模型,并通过实测数据验证模型的计算精度．为进一步研究多孔介质多组颗粒粒径混比综合渗流系数的计算提供新的途径．     

粗粒土三轴试验的细观模拟

对排土场粗粒土进行室内三轴固结排水试验,以此试验结果为基础,基于三维离散元颗粒流理论,从细观角度出发,以PFC3D为工具,通过自编程序并引入接触黏结模型,得到按级配生成的粗粒土三轴试验三维颗粒流模型.对比了不同围压下颗粒流模型与三轴试验的应力应变关系.分析了颗粒细观参数对粗粒土强度的影响.结果表明:按级配曲线得到的PFC数值模型的应力应变曲线的变化趋势与试验值一致,但强度值略低于试验值.粗粒土强度随颗粒间摩擦系数、接触处黏结强度的增大而提高;颗粒形状对材料的抗剪强度影响显著.研究意义在于从细观角度揭示影响粗粒土强度的因素,突破了常规三轴试验的局限性.     

改进的粗粒土渗流试验研究

利用改进的渗流试验装置,对9组土体试样进行渗流试验.对试验结果进行分析,得到了流速、含石量、密实度、不均匀系数与渗透系数之间的关系,且试验分析所得结论与理论分析的结果基本一致,可供相关研究作为参考;同时说明改进的渗流装置其基本性能稳定,可用于相关岩土材料的试验研究.     

块石颗粒形状对碎石土渗流特性影响研究

碎石土是由不同形状的块石颗粒组成,块石颗粒形状不仅会影响碎石土内部的细观结构,也 会影响其渗流特性．基于碎石土细观结构模型,将不同形状的块石颗粒简化为圆形、正方形、正六边 形和正八边形,分析块石形状对碎石土的渗流特性影响．发现不同形状块石组成的碎石土中水的渗 流量不同,随着孔隙率增大,块石形状对其渗流特性的影响越明显．常水头渗流试验表明：不同形状 块石,渗透系数差异明显,其中规则块石（近似正方体）渗透系数最大,泥岩颗粒（近似多面体）渗透 系数最小．数值模拟试验结果与常水头试验结果二者的规律吻合,说明数值模拟试验结果可靠．     

连拱隧道围岩渗透系数对渗流场影响的数值模拟研究

以昱岭关隧道工程为依托,结合数值模拟方法,采用Midas-GTS软件,遵循D-P准则,对常水位作用下连拱隧道渗漏水特点以及围岩渗透系数大小对渗流场特征的影响进行了研究,并结合实际工程与数值模拟结果得出了一些有益的结论.     

不同颗粒强度人工模拟粗粒土三轴试验研究

通过制备不同强度水泥球形颗粒,并以一定级配制成人工模拟粗粒土,以此进行三轴固结排水剪试验,研究了颗粒强度对粗粒土强度及变形特性的影响。试验结果表明:颗粒强度对粗粒土强度和变形特性均有明显影响,颗粒强度的提高引起抗剪强度的增大以及体积变形的减小。低围压下,高颗粒强度的粗粒土表现为应变软化,低颗粒强度的粗粒土则表现为应变硬化,体积变形均为剪胀;高围压下各种颗粒强度的土均表现为应变硬化,体变表现为剪缩。线性强度指标c、φ和邓肯E-B模型参数K、K_b与模拟料颗粒强度的关系均可用直线表示,非线性指标φ₀、φ与颗粒强度关系则近似用二次曲线表示。峰值摩擦角φ_f与粗粒土颗粒强度也呈线性关系,颗粒强度每增大1 MPa,峰值摩擦角φ_f增大0.066 5°。     

粗粒土细观组构分析的影响因素研究

基于离散元方法,采用ＰＦＣ２Ｄ模拟分析了土样在双轴等向压缩和双轴剪切两种不同加载方式 下的细观组构及接触演化规律．通过采取不同的颗粒级配、不同的试样尺寸、不同的制样方法和不 同的加载方式等数值模拟条件,从试样颗粒的接触力网络、平均接触数、组构偏量和应力应变关系 变化等方面研究各种条件变化对粗粒土结构及细观组构演化规律的影响．研究表明：试样的颗粒级 配和制样方法对粗粒土的细观组构和各向异性组构分析有一定的影响;试样的几何尺寸对组构各 向异性分析的影响较小,但是试样尺寸大小对研究土样的应力—应变关系会有影响;加载方式是土 样诱发各向异性和导致土样力学行为差异性的根本原因．     

粗粒土湿化特性的研究

本文针对云南一面板堆石坝垫层粗粒料,研究了在P=Const的剪切条件下湿化对材料各种特性的影响,同时提出了计算湿化变形的公式,供实际工程参考使用。     

颗粒形状对粗粒土-格栅界面剪切特性的影响

为研究颗粒形状对粗粒土-格栅界面剪切行为的影响,选择碎石和具有相同粒径分布的玻璃珠作为试验材料,利用动态直剪仪对碎石-格栅和玻璃珠-格栅界面进行一系列单调直剪试验、循环剪切试验和循环后单调直剪试验,分析竖向应力分别为30、60、90 kPa下加筋碎石和加筋玻璃珠界面的单调直剪特性;研究在位移幅值分别为1、3、6、9、1...     

桩-土水平相互作用的颗粒流数值研究

对水平载荷作用下的桩-土相互作用问题进行颗粒流数值模拟和研究，应用PFC^20程序，模拟了直线单调、直线循环、十字和半圆形加载路径下桩-土相互作用过程．并通过对加载过程中土的细观物理量的考察，研究土的细观力学特征和桩-土相互作用宏观力学行为之间的相互联系．研究结果表明，垂直方向的预加栽会引起土阻力的退化，产生“垂向加载效应”；而在非直线加载路径下，随着位移的增加，栽荷的增量方向会逐渐偏离位移的增量方向，出现不共轴的现象．数值试验观测到的现象和机理可为物理模型试验的进行提供积极的指导作用．     

初始相对密实度对粗颗粒土K0影响试验研究

静止侧压力系数是土体重要的力学参数,深入研究粗颗粒土静止侧压力系数有重要的理论意义和应用价值。关于初始相对密实度对粗颗粒土静止侧压力系数影响的研究几乎空白。为研究粗颗粒土在不同初始相对密实度条件下静止侧压力系数的变化规律,针对某堆石料及砂卵砾石料,利用新近研制的大型静止侧压力系数试验仪,对这两种粗颗粒土不同初始相对密实度试样进行大型静止侧压力系数试验。试验结果表明：土体静止侧压力系数随着竖向应力的增加呈减小趋势,而且这种趋势随着竖向应力的增大趋于平缓;粗颗粒土的静止侧压力系数与初始相对密实度存在线性负相关关系;土料类型对土体静止侧压力系数有一定影响,在正常固结状态下,砂卵砾石料静止侧压力系数可比堆石料大4.0%～7.5%。超固结状态下,砂卵砾石料静止侧压力系数可比堆石料大0～12.4%。通过分析堆石料静止侧压力系数试验结果,验证了笔者之前提出的静止侧压力系数与竖向应力关系式也适用于初始相对密实度不为0的粗颗粒土,并在该关系式的基础上,总结出一个能同时反映粗颗粒土静止侧压力系数与初始相对密实度以及竖向应力之间关系的经验公式。最后,利用砂卵砾石料静止侧压力系数试验结果验证了该经验公式的准确性及适用性。     

不同应力路径下粗粒土的应力应变强度特性

本文用常规三轴仪,对粗粒土在饱和状态下进行了k_0固结试验,等应力比固结试验,以及等压固结下不同应力路径的剪切试验。试验结果表明,对于试验所用粗粒土,其静止侧压力系数k_0并不是常数,而是随应力的变化而变化。试验结果还表明,在相同固结条件下,试样沿不同应力路径剪切,不仅其峰值强度不同,而且其应力应变曲线特性,抗剪强度指标c、φ不同。     

缩尺效应对粗颗粒土静止侧压力系数影响规律试验

准确把握粗颗粒土静止侧压力系数K₀对分析以及设计土石坝等岩土工程有十分重要的作用。由于缩尺效应的存在,室内试验结果往往无法正确反映原级配粗颗粒土静止侧压力系数。为研究分析缩尺效应对粗颗粒土静止侧压力系数影响规律,找出消除其影响的方法,利用自行研制的大型K₀测试仪对某砂卵砾石料及堆石料进行了大量K₀试验。通过改变试样的颗粒最大粒径、缩尺方法,相对密实度等初始条件,研究了不同密实度条件下粗颗粒土静止侧压力系数随级配的演化规律。试验结果表明：相对密实度及缩尺方法不变时,粗颗粒土静止侧压力系数会随着颗粒最大粒径的增加而显著减小,因此,缩尺效应对粗颗粒土静止侧压力系数的影响无法忽略;缩尺方法对粗颗粒土静止侧压力系数有一定影响,相对密实度及颗粒最大粒径相同时,采用等量替代法缩尺后试样静止侧压力系数值最小,因此,采用等量替代法缩尺可减小缩尺效应对粗颗粒土静止侧压力系数的影响;相比颗粒最大粒径,相对密实度对粗粒土静止侧压力系数的影响更为显著,相对密实度越大的土样,颗粒最大粒径对粗粒土静止侧压力系数影响更明显。基于静止侧压力系数试验结果及前人的研究,建立根据室内试验结果反推现场粗颗粒土料静止侧压力系数的公式,以消除缩尺效应对粗颗粒土静止侧压力系数的影响。最后,利用K₀试验结果验证了该经验公式的准确性及适用性。     

非饱和膨胀土渗透性室内模拟试验

以广西南宁强膨胀土为实验对象,对比分析了膨胀土室内渗透试验结果和土体裂隙性指标。结果表明:土样初始渗透系数与表面裂隙率之间具有较好的相关性,其相关关系可以反映土体表层裂隙的发育情况;而在渗透试验中,当渗透系数收敛到1E-6 m/s时所用的时间,可定义为裂隙闭合时间,这一时间数据与土样表面裂隙率表现出较好的相关性。其关系可以从侧面反映出现场场地大气剧烈影响深度范围内的膨胀土裂隙开展状态。分析表明:渗透试验的方法可以间接描述膨胀土的裂隙发育。     

软土粗颗粒含量对杂填土与软土地基互嵌沉降影响的试验分析

为实现对杂填土与软土地基互嵌过程的实时沉降分析,探究软土粗颗粒含量变化对互嵌沉降和软土固结沉降的作用,借助自主研制的杂填土与软土互嵌试验仪,通过室内试验定量区分互嵌沉降和软土固结沉降,设计正交试验组对照分析2种粒径杂填土颗粒(5、10 mm)与5种粗颗粒含量软土(0、3%、6%、9%、12%)在一定荷载下的沉降发展规律,总结总沉降、互嵌沉降、软土固结沉降的最终沉降量和瞬时沉降量的差异。试验结果表明：软土中存在粗颗粒时,总沉降和互嵌沉降在各阶段均较无粗颗粒情况下增长量更大且发展更快,在粗颗粒含量6%时总沉降和互嵌沉降有极大值,粗颗粒含量对软土固结沉降的影响并不明显。     

形状记忆合金薄膜单轴拉伸行为的数值模拟

基于文献中报道的实验研究结果,利用Liang-Rogers模型对NiTi记忆合金薄膜等温单轴拉伸时的应力-应变曲线进行了模拟,并讨论了薄膜材料组分含量及温度对其拉伸性能的影响。通过模拟结果与实验测试结果的比较发现,除模拟得到的相变区间稍宽外,模拟曲线与实验测试曲线基本一致,表明Liang-Rogers模型可用于粗略地预测记忆合金薄膜的单轴拉伸行为。     

圆锥形及双曲抛物面形膜结构体型系数研究

通过对圆锥形和双曲抛物面形膜结构进行构造组成分析,用数值风洞软件CFX模拟,得到不同风向角膜面的体型系数.并结合工程实例,对所得数据进行了论证.可为此类的膜结构设计提供参考.