基于颗粒流软件的土性标定及排桩支护桩土作用机理研究

摘要

本文基于PFC3D离散元（颗粒流）分析软件，利用三轴试验程序对砂土和粘性土的生成方法以及宏-细观力学参数间的对应关系进行了研究，并建立特定性质土体的生成方法；在此基础上建立数值仿真模型，观察不同性质的桩后土体土拱的形成、发展以及稳定特征，并研究土体摩擦角和粘聚力对土拱效应的影响。
　　模拟砂土体材料的球颗粒间的摩擦系数越大，砂土表现出的摩擦角越大；应力路径、有效模量、法剪刚度比对其的强度影响较小；其中泊松比主要受法剪刚度比影响，弹性模量受有效模量与法剪刚度比影响均较大。生成砂性土时，从前到后宜按照摩擦角-泊松比-弹性模量的顺序进行逐一逼近。模拟粘性土体材料的颗粒间摩擦系数越大，摩擦角越大，粘结强度越大，粘聚力越大；有效模量、法剪刚度比对其的影响较小。变形特征（弹性模量、泊松比）主要受有效模量、法剪刚度比影响较大：其中泊松比主要受法剪刚度比影响，弹性模量受有效模量与法剪刚度比影响均较大。生成粘性土时，从前到后宜按照摩擦角-粘聚力-泊松比-弹性模量的顺序进行校准。
　　不同摩擦角的砂土均无法形成稳定土拱且经历的塌落过程相似。随着粘性土粘聚力（土颗粒间接触强度）的变化，排桩后的土体主要呈现出三种典型的形态：土体的粘聚力较小时，粘聚力无法抵抗土体之间存在的剪应力，其过程与砂土基本相同；土体的粘聚力较大时，土颗粒的粘结接基本没有被破坏，土体结构表现出类似于连续体的特征；粘聚力适中时，土体松动、塌落和变形；随着应力的逐渐释放和土体结构的调整，土体不再继续塌落并形成稳定土拱。有上述可得，摩擦角可以影响土拱的形态，而粘聚力的存在是土拱效应的产生以及稳定的关键。

目录

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2研究概况

1.3研究内容

1.4 研究方法

第二章 颗粒流的理论基础与三轴仿真试验

2.1 颗粒流的理论基础

2.2 PFC 3D程序简介

2.3 三轴压缩试验仿真模型

第三章 土体材料宏细观参数标定

3.1 概述

3.2 砂土体材料仿真

3.3 粘性土体材料仿真

3.3 小结

第四章 排桩支护土拱形成颗粒流模拟

4.1 模型建立过程

4.2 砂性土拱数值模型试验

4.3 粘性土拱数值模型试验

4.4 小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢