土体流动大变形的SPH数值模拟 被引量：39

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作者 黄雨 郝亮 +1 位作者 谢攀 许强 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第10期1520-1524,共5页

土体流动往往会造成工程结构物的严重破坏。针对目前常用计算方法在进行土体流动非线性极大变形研究中存在局限性的现状,建立了一种纯拉格朗日、无网格的流体动力学计算方法—光滑质点流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,简称S... 土体流动往往会造成工程结构物的严重破坏。针对目前常用计算方法在进行土体流动非线性极大变形研究中存在局限性的现状,建立了一种纯拉格朗日、无网格的流体动力学计算方法—光滑质点流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,简称SPH)方法,采用Bingham流体模型对土体流动大变形过程进行了模拟研究。通过土体流动构型及流动冲击力的模型试验和数值模拟结果对比分析,验证了SPH数值模拟方法的准确性,从而实现了这种先进高性能计算方法在岩土工程领域的成功应用。 展开更多

关键词 SPH方法 数值模拟 土体流动 大变形 流体动力学

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基于物质点法的土体流动大变形过程数值模拟 被引量：10

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作者 杨婷婷 杨永森 邱流潮 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期1463-1472,共10页

土体滑坡作为一种自然地质灾害,受自然因素和人类活动的影响在我国时有发生,给周围居民的生命和财产安全带来了很大威胁,日益受到人们的广泛关注。滑坡防治也逐渐成为工程研究的热点之一。土体本质上是一种具有复杂组成结构的颗粒材料... 土体滑坡作为一种自然地质灾害,受自然因素和人类活动的影响在我国时有发生,给周围居民的生命和财产安全带来了很大威胁,日益受到人们的广泛关注。滑坡防治也逐渐成为工程研究的热点之一。土体本质上是一种具有复杂组成结构的颗粒材料堆积体,通过对颗粒流动的模拟可以深入理解自然界中的土体流动现象,如滑坡、泥石流等,进而预测灾害破坏范围及改进相应工程防护措施。但由于土体流动是一个涉及大变形及大位移的复杂流动过程,传统的基于网格的有限元法(FEM)由于网格畸变,并不适合这类问题的研究。本文采用物质点法(MPM)模拟土体流动大变形问题。作为一种源于particle-in-cell(PIC)法的无网格法,兼具欧拉法和拉格朗日法的优点,因而,物质点法在处理大变形问题上具有独特的优势。目前,国内外利用物质点法模拟边坡滑动问题已有不少研究,但对相关参数进行敏感性分析的较少。本文基于物质点法模拟了黏性土体及无黏性土体流动大变形问题,并进行了参数敏感性分析,包括土体材料的内摩擦角、黏聚力、高宽比、底面坡度对土体滑动距离的影响规律。本文计算中采用Drucker-Prager(DP)弹塑性本构模型描述土的非线性特性。研究结果表明:(1)基于物质点法得到的土体的流动形态、滑动距离以及自然休止角等数值模拟结果均与文献中的实验结果基本吻合,验证了物质点法模拟土体大变形力学行为的精度及有效性;(2)随着内摩擦角、黏聚力的增大,滑动距离相应减小;(3)坡度对边坡稳定的影响是显著的,随着底面坡度的增大,滑动距离相应增大;(4)当土柱高宽比较小时,与滑动距离呈线性增长关系。其中,内摩擦角和黏聚力反映了土体的抗剪切性能,因此通过工程措施提高土体的抗剪能力可以降低土体滑坡带来的危害。研究结果为探索土体滑动破坏规律,降低滑动破坏范围提供了可靠的参考。 展开更多

关键词 土体流动 物质点法 大变形 滑动距离 无网格法

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桩基系统在地基液化和土体流动过程中的三维响应(英文)

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作者 SATO T MATSUMARU T +2 位作者 MOON Y ZHANG F UZUOKA R 《西北地震学报》 CSCD 北大核心 2005年第1期22-29,35,共9页

松散的饱和砂土在液化之前可作为固体看待,但当过量的孔隙水压达到初始侧应力时它成为液体,之后又恢复其强度。这个过程不能各自单独处理,而应视为一个从固态到液态,或从液态到固态的连续变化过程。因此,整个伴随着地基液化———土体... 松散的饱和砂土在液化之前可作为固体看待,但当过量的孔隙水压达到初始侧应力时它成为液体,之后又恢复其强度。这个过程不能各自单独处理,而应视为一个从固态到液态,或从液态到固态的连续变化过程。因此,整个伴随着地基液化———土体流动现象全过程应作为一个在固态和液态之间相变的系列过程。本文导出了一个简单的基本方程式,可以表达松散饱和砂土在液化和地基侧向滑移现象期间的固-液相转换。该基本方程式可用作桩基系统的动力分析,其适用性通过与弹塑性基本方程的比较得到验证。 展开更多

关键词 桩基 液化 土体流动现象 有效应力分析

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横向流动土体作用下的群桩反应性状 被引量：7

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作者 韩爱民 肖军华 梅国雄 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期1463-1467,共5页

借助FLAC3D程序,分析了基坑开挖后土体横向流动作用下坑内群桩的反应性状。研究了两桩、四桩、五桩、六桩群桩中基桩的反应性状,并与相同位置的单桩反应进行了比较,得到了受横向流动土体作用的群桩相互作用规律:桩基连线平行于边坡布置... 借助FLAC3D程序,分析了基坑开挖后土体横向流动作用下坑内群桩的反应性状。研究了两桩、四桩、五桩、六桩群桩中基桩的反应性状,并与相同位置的单桩反应进行了比较,得到了受横向流动土体作用的群桩相互作用规律:桩基连线平行于边坡布置的两桩,相互影响并不明显;而在其它情况下,前排桩对后排桩遮拦、后排桩对前排桩阻挡,均使受影响的桩基内力分布改变,桩身最大变形量减小;受周围越多、越近桩基的影响,基桩的内力和变位减少得越多。根据桩间土体的成拱特征,定性解释了群桩相互作用的机理与规律,具体工程的现场量测结果也验证了此结论。 展开更多

关键词 基坑开挖 流动土体 群桩 相互作用 土拱

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吸力基础沉贯及拔出可视化模型实验系统研发及应用

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作者 李大勇 吴沁儒 张雨坤 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第1期59-65,共7页

吸力基础广泛应用于海洋工程,其沉贯至海床预定位置是承载力达到设计要求的前提条件。阐明吸力基础沉贯过程中与土体的宏细观相互作用,有助于揭示吸力基础沉贯机理,探究沉贯阻力和所需吸力的计算理论。该文研发了吸力基础沉贯及拔出可... 吸力基础广泛应用于海洋工程,其沉贯至海床预定位置是承载力达到设计要求的前提条件。阐明吸力基础沉贯过程中与土体的宏细观相互作用,有助于揭示吸力基础沉贯机理,探究沉贯阻力和所需吸力的计算理论。该文研发了吸力基础沉贯及拔出可视化模型实验系统,由高精度伺服加载装置、非嵌入式测量模块和可视化模型箱组成。该系统不仅能够实时捕捉并展示土体位移场、基础位移量、受力状态等关键参数,而且通过可视化手段,极大地提高了实验教学的直观性和科研工作的精确性。介绍了系统的组成、功能和操作方法,并开展可视化实验研究了加劲肋吸力基础沉贯过程中的阻力变化、土塞隆起及土体流动规律。实验发现加劲肋吸力基础的沉贯阻力、土塞隆起速度和高度均大于传统吸力基础,且土体以向基础内部流动为主,在加劲肋间空腔内出现土体回流现象。实验结果表明该系统能够有效地模拟吸力基础在不同条件下的沉贯及拔出过程,为研究其与土体相互作用提供了新的视角和方法,有助于提升教学效率、促进科研创新及指导工程实践。 展开更多

关键词 吸力基础 沉贯及拔出 可视化 模型实验 土体流动

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大断面组合式顶管机掘进排渣离散元仿真

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作者 谢军 吕庆龙 +3 位作者 张海山 张宏伟 张润麒 苏栋 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第22期9608-9615,共8页

顶管法已在地下工程中广泛应用,但对新型超大断面组合式顶管机掘进排渣过程中土体的运动和力学响应仍缺乏研究。建立了世界最大断面组合式顶管机的等尺寸模型,利用离散元法模拟顶管机的掘进排渣过程,研究排渣速度对土体运动行为和力学... 顶管法已在地下工程中广泛应用,但对新型超大断面组合式顶管机掘进排渣过程中土体的运动和力学响应仍缺乏研究。建立了世界最大断面组合式顶管机的等尺寸模型,利用离散元法模拟顶管机的掘进排渣过程,研究排渣速度对土体运动行为和力学响应的影响。模拟结果表明,最佳的掘进-排渣速度比约为0.6 cm/rev,土仓流动性受上下两个半截面底部两侧刀盘的影响,滞排时土压随掘进累积增大,存在地表隆起倾向;超排时土压小于静止土压力,上覆土体随掘进由局部破坏发展为整体破坏。 展开更多

关键词 组合式顶管 大断面 排渣 土体流动性 离散元法

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矿山开采沉陷的完备预计模型 被引量：10

7

作者 吴侃 黄珍珍 王欣 《煤矿开采》 2006年第4期4-6,36,共4页

针对厚表土层沉陷的复杂性,研究了土体受直接开采沉陷后引起的失水固结和排水固结的计算方法,沉陷土体产生流动的条件和计算方法及地表裂缝发育演化的规律等。通过研究获得了一个完备的开采沉陷预计模型,即地表沉陷=开采直接影响模型+... 针对厚表土层沉陷的复杂性,研究了土体受直接开采沉陷后引起的失水固结和排水固结的计算方法,沉陷土体产生流动的条件和计算方法及地表裂缝发育演化的规律等。通过研究获得了一个完备的开采沉陷预计模型,即地表沉陷=开采直接影响模型+附加固结沉陷模型+附加流动沉陷模型;获得了地表裂缝深度和宽度的估算公式。所获得的成果可以全面解释厚表土层条件下所体现出来的各种特殊规律,比较准确地预报地表的移动变形和裂缝情况,实践证明可以有效地应用于生产实际。 展开更多

关键词 开采沉陷 土体流动 预计 控制 移动和变形

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离心机中球形贯入仪贯入黏土特性 被引量：1

8

作者 周小文 程力 +1 位作者 周密 王齐 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1713-1720,1730,共9页

目前球形全流贯入被仪广泛应用于岩土离心试验中,以表征软弱黏土土样的抗剪性能。然而,在离心加速度作用下离心机试验中的球贯入仪比现场使用的标准球贯入仪有更大的加载杆与球的面积比a、更大的等效原型直径以及不一样的球-土摩擦系数... 目前球形全流贯入被仪广泛应用于岩土离心试验中,以表征软弱黏土土样的抗剪性能。然而,在离心加速度作用下离心机试验中的球贯入仪比现场使用的标准球贯入仪有更大的加载杆与球的面积比a、更大的等效原型直径以及不一样的球-土摩擦系数,从而使得离心机球体会出现不一样的贯入特性,进而导致不一样的土体抗剪承载力校验系数。通过大变形有限元(large deformation finite element,简称LDFE)方法对中国常见离心机球形贯入仪贯入单层黏土进行分析,获得不同几何尺寸和摩擦系数下球形贯入仪的贯入特性。计算结果通过与有关解析解以及其他前人研究结论的对比分析,验证了有限元分析结果的合理性。通过大量参数分析表明,球摩擦系数对空腔的临界深度以及深层破坏深度的影响较小,面积比a对浅层和深层承载力系数以及达到深层破坏深度有显著的影响。根据数值模拟的结果,提出了不同面积比和摩擦系数下的极限间隙深度Hc、浅层和深层临界破坏模式深度Hd、不同摩擦系数和面积比情况下的深层承载力系数和浅层承载力校准系数的计算公式,从而能获得更精确的土体抗剪强度,为离心机中球形贯入仪的应用提供了理论依据。 展开更多

关键词 球形贯入仪 离心模型试验 大变形有限元 抗剪强度 土体流动机制

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基于PIV测试技术的砂土流态运动模型系统开发 被引量：1

9

作者 黄雨 郑虎 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2012年第5期22-24,共3页

岩土体流动(滑坡、泥石流及液化土体等)往往会造成工程结构物的严重破坏,而流动过程中的构型、速度场分布等运动参数是设防的重要依据。目前常规的实验手段难以捕捉岩土体流程过程中运动特征,基于粒子成像测速(PIV)测试技术开发了一套... 岩土体流动(滑坡、泥石流及液化土体等)往往会造成工程结构物的严重破坏,而流动过程中的构型、速度场分布等运动参数是设防的重要依据。目前常规的实验手段难以捕捉岩土体流程过程中运动特征,基于粒子成像测速(PIV)测试技术开发了一套综合评定土体流态运动的模型系统,并通过砂土流动试验验证了模型系统的有效性。该模型系统能实时捕捉土体流动过程流动构型,并可以结合PIV计算准确得到土体流动过程中的速度场分布。基于该模型系统的岩土体流动试验为揭示土体大变形的流动规律提供了参考,同时试验结果也为由于土体流动造成的破坏的设防提供了依据。 展开更多

关键词 土体流动 粒子成像测速 模型系统 流动构型

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自升式平台插桩过程CEL分析及验证 被引量：5

10

作者 凌有临 杨栋 张建 《科学技术与工程》 北大核心 2015年第7期70-73,共4页

插桩对自升式平台总体响应和设计影响很大,插桩预测有助于保证平台安全工作和减少刺穿事故。本文采用欧拉-拉格朗日耦合法(CEL)研究桩靴在粘土中的插桩性能。土体采用三维减缩积分欧拉单元离散,并定义为von-Mises弹性塑性模型;桩靴简化... 插桩对自升式平台总体响应和设计影响很大,插桩预测有助于保证平台安全工作和减少刺穿事故。本文采用欧拉-拉格朗日耦合法(CEL)研究桩靴在粘土中的插桩性能。土体采用三维减缩积分欧拉单元离散,并定义为von-Mises弹性塑性模型;桩靴简化为刚体,其与土体间的相互作用采用加强沉浸边界法模拟。与Hossain所做的土工离心模型试验对比表明:von-Mises模型可以有效模拟出插桩过程中土体的流动特性,与试验模型所得结果吻合良好;在插桩过程中,土体发生了表面隆起、壁面坍塌、土体回流和局部流动等4种流动失效现象;Skempton方程忽视了土体部分回流对桩靴承载力的影响,在插桩前期预测结果偏大,后期与数值解一致。 展开更多

关键词 桩靴 土体流动失效 插桩阻力 CEL

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吸力锚基础在黏土中的贯入特性 被引量：5

11

作者 周密 周树津 +1 位作者 张文耀 薛娈鸾 《广东海洋大学学报》 CAS 北大核心 2021年第6期108-117,共10页

【目的】研究带有局部加劲肋的吸力锚基础在黏土中的贯入特性。【方法】利用大变形有限元中的耦合欧拉-拉格朗日(CEL)方法,研究土体硬化软化效应、加劲肋的尺寸以及土体的参数对吸力锚贯入土体失效机理的影响。【结果】对大量数值仿真... 【目的】研究带有局部加劲肋的吸力锚基础在黏土中的贯入特性。【方法】利用大变形有限元中的耦合欧拉-拉格朗日(CEL)方法,研究土体硬化软化效应、加劲肋的尺寸以及土体的参数对吸力锚贯入土体失效机理的影响。【结果】对大量数值仿真结果进行统计,获得在海洋地基中吸力锚基础沉桩时的土体流动特性,在加劲肋进入土体之后,加劲肋底部受挤压的土体绕过加劲肋垂直向上流到表面。随着贯入深度增加,加劲肋上方的土体的开始回流进空腔内(Hr),底部土体也绕过加劲肋发生旋转回流。当上部土体完全回流后,在回流的土体表面到原来的地表之间形成一定高度的空腔(Hc)。【结论】定量化评估了局部加劲肋对锚基础贯入时的土体流动机制的影响,得到加劲肋上部土体旋转回流高度和完全回流时形成的空腔高度的计算公式,据此能够准确了解其贯入机理。 展开更多

关键词 吸力锚 沉桩贯入 CEL 土体流动

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软弱地层深挖基坑中工程桩偏位分析 被引量：5

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作者 肖军华 刘建坤 韩爱民 《工程地质学报》 CSCD 2006年第3期405-410,共6页

某软土地基上建造多栋毗邻的小高层住宅,在地下车库基坑的开挖过程中,软土流动推挤坑内桩基导致偏位。文章以上述工程为背景,借助三维有限差分程序FLAC3D,选取简化计算模型,对基坑开挖流动土体作用下工程桩的反应性状进行了模拟与分析,... 某软土地基上建造多栋毗邻的小高层住宅,在地下车库基坑的开挖过程中,软土流动推挤坑内桩基导致偏位。文章以上述工程为背景,借助三维有限差分程序FLAC3D,选取简化计算模型,对基坑开挖流动土体作用下工程桩的反应性状进行了模拟与分析,并与实测值进行了比较,最后讨论了影响桩基变形的相关因素,可为分析软土地区基坑开挖对坑内工程桩影响时提供一定的理论指导。 展开更多

关键词 基坑 流动土体 工程桩 偏位

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