不同推进比下螺旋桩在砂土中安装力的离散元研究 被引量：1

1

作者 王乐 李钰 +3 位作者 徐志军 刘波 张春会 田英辉 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1166-1176,共11页

螺旋桩作为一种颇具潜力的海上风电基础形式,其安装问题是螺旋桩能否成功应用在海上风电工程中的关键。基于离散元方法,采用PFC^(3D)模拟分析了螺旋桩在不同推进比下安装时的桩身受力情况以及对周围土体的影响。宏观上,研究了螺旋桩在... 螺旋桩作为一种颇具潜力的海上风电基础形式,其安装问题是螺旋桩能否成功应用在海上风电工程中的关键。基于离散元方法,采用PFC^(3D)模拟分析了螺旋桩在不同推进比下安装时的桩身受力情况以及对周围土体的影响。宏观上,研究了螺旋桩在不同推进比下安装时螺旋桩连杆侧壁、连杆端部、螺旋叶片上下表面的受力变化规律;微观上,分析了螺旋桩安装过程中桩周土体孔隙率、配位数及应力变化规律。研究表明:随着推进比的减小,螺旋桩安装时受到的竖向力与扭矩也随之降低,对桩周土体的扰动也更小;螺旋桩在推进比为1时安装与在推进比小于1时安装存在两种不同的安装机制。研究结果对进一步确定螺旋桩在不同推进比下的安装条件具有一定意义。 展开更多

关键词 螺旋桩 推进比 砂土 离散元法

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单、双孔隙结构非饱和黏土孔隙分布变化规律试验研究 被引量：1

2

作者 张思奇 裴华富 +1 位作者 谭道远 朱鸿鹄 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期353-363,374,共12页

由于孔隙分布曲线的复杂性,在非饱和过程中黏土的孔隙结构变化规律尚不明晰,这导致基于孔隙分布模型计算土-水特征曲线存在较大的误差。针对这一问题,基于干缩试验与压汞试验,对单孔与双孔结构重塑黏土在脱湿过程中孔隙分布曲线的变化... 由于孔隙分布曲线的复杂性,在非饱和过程中黏土的孔隙结构变化规律尚不明晰,这导致基于孔隙分布模型计算土-水特征曲线存在较大的误差。针对这一问题,基于干缩试验与压汞试验,对单孔与双孔结构重塑黏土在脱湿过程中孔隙分布曲线的变化规律进行了定量分析。研究表明:在脱湿过程中孔隙分布曲线存在平移、缩放等变换。构建了t分布和双t分布函数,提取了孔隙分布曲线的自由度、峰值、峰值对应的孔隙直径作为特征参数来表征孔隙分布变化规律,发现了特征参数和土样孔隙比之间存在较好的线性关系。基于试验结果,建立了含水率-孔隙比-孔隙分布曲线关系,提出了一个考虑孔隙结构变化的重塑黏土土-水特征曲线计算框架。最后,与试验测得的土-水特征曲线进行比较,验证了所提出的计算方法的准确性。 展开更多

关键词 黏土 非饱和土 孔隙分布曲线 压汞试验 土-水特征曲线 干缩试验

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孔隙率对砂土渗透稳定性影响的内部可视化研究

3

作者 徐春瑞 郭畅 黄博 《地基处理》 2024年第5期451-462,共12页

砂土的渗透稳定性判别对堤坝灾害防治意义重大。忽视孔隙率对土体渗透稳定性的影响,可能会加大灾害风险。本文借助透明土和平面激光诱导荧光技术,以相同级配、不同相对密实度的材料为试验对象,开展了渗透破坏试验,分析了孔隙率对渗透稳... 砂土的渗透稳定性判别对堤坝灾害防治意义重大。忽视孔隙率对土体渗透稳定性的影响,可能会加大灾害风险。本文借助透明土和平面激光诱导荧光技术,以相同级配、不同相对密实度的材料为试验对象,开展了渗透破坏试验,分析了孔隙率对渗透稳定性的影响。结果表明:从宏观水力角度看,密实和松散两组试样的临界水力梯度实测值接近太沙基临界水力梯度,表现为渗透稳定材料。从内部可视化分析上看,密实试样整体隆起,属于渗透稳定材料;而松散试样的细粒明显迁移至试样顶部,粗粒骨架基本未发生移动,属于典型的管涌破坏现象,故应被判定为渗透不稳定材料。这说明通过传统水力现象评估的渗透稳定性存在偏差,试样的渗透稳定性受孔隙率影响,应在渗透稳定性判别准则中加以考虑。之后,提出了基于灰度累积分布函数的修正图像分割方法,该方法通过图像离散化与相对灰度转换避免了区域灰度差异及整体灰度波动的影响,实现了对试验全程试样内部结构变化的定量分析,印证了试样的渗透稳定性判别结果。最后,总结了国内外7种渗透稳定性判别准则,并根据试验结果对其进行了对比分析,结果显示多数未考虑孔隙率影响的准则偏不安全,考虑了孔隙率影响的准则又过于保守,KOVáCS提出的准则从机理层面同时考虑了孔隙率和颗粒粒径的影响,更具应用潜力。 展开更多

关键词 孔隙率 渗透稳定性 内部可视化 透明土 平面激光诱导荧光

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超重力下粒子图像测速系统性能测试与评价

4

作者 徐春瑞 薛阳 +1 位作者 郭畅 黄博 《地基处理》 2024年第6期547-556,共10页

粒子图像测速(PIV)技术作为一种无扰、瞬态、全速度场的测量手段,能够测量试验过程中土体的位移场变化、土体的瞬时运动速度等,具有传统的点或线式测量手段不具备的优势,近年来,已被推广应用于岩土工程离心模型试验中。然而,离心超重力... 粒子图像测速(PIV)技术作为一种无扰、瞬态、全速度场的测量手段,能够测量试验过程中土体的位移场变化、土体的瞬时运动速度等,具有传统的点或线式测量手段不具备的优势,近年来,已被推广应用于岩土工程离心模型试验中。然而,离心超重力的极端环境使PIV系统测速的准确性面临严峻考验。通过自行设计的一套可在超重力下提供稳定速度场的伺服调速标定装置,并以该装置提供的速度场为基准,对一套PIV系统在不同离心加速度、基准速度以及拍摄模式下的测速误差进行了测试和分析。研究结果显示:PIV系统的测速误差主要源自系统自身的时序控制误差,在50g离心加速度内,g值对系统性能的影响有限,常重力下测试结果提出的速度修正式同样适用于超重力工况;PIV系统的测试精度与相机的工作模式相关,连续拍摄时,两幅图像间隔时间越短,测试数据的离散程度越低;双曝光工作模式测试的数据点更为集中,系统精度更高;在像场的不同区域,PIV系统均能保持较小的系统误差和变异系数,能够实现全域测量。本研究为超重力条件下PIV技术的应用提供了可靠的校准方法,也为其他PIV系统的超重力性能测试与评价提供了参考。 展开更多

关键词 粒子图像测速技术 离心模型试验 伺服调速标定装置 系统误差 变异系数

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全吸力范围的盐渍土持水特性的试验研究 被引量：13

5

作者 刘倩倩 李舰 +2 位作者 蔡国庆 李朋林 李昕哲 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期713-722,共10页

盐渍土中含有大量易溶盐,含水率和吸力变化对其工程性质产生重要影响。现有针对盐渍土持水特性的研究较少,尚未得到全吸力范围内统一、明确的土-水特征曲线试验觃律。采用压力板法、蒸汽平衡法和冷镜露点法3种方法测量盐渍土的基质吸力... 盐渍土中含有大量易溶盐,含水率和吸力变化对其工程性质产生重要影响。现有针对盐渍土持水特性的研究较少,尚未得到全吸力范围内统一、明确的土-水特征曲线试验觃律。采用压力板法、蒸汽平衡法和冷镜露点法3种方法测量盐渍土的基质吸力和总吸力,并通过试验手段探究压实度和含盐量对盐渍土持水特性的影响觃律。试验结果表明:在低吸力阶段,随着压实度的增加,土样的饱和体积含水率降低,进气值提高;持水能力随着压实度和孔隙溶液浓度的增加而提高,并且低压实度时孔隙溶液浓度对基质吸力影响明显。在高吸力阶段,含盐量较高时压实度对土样土-水特征曲线的影响明显,并且土体的持水能力随含盐量增加而增强。 展开更多

关键词 盐渍土 土-水特征曲线 压力板法 蒸汽平衡法 压实度 含盐量

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高地应力作用下岩石和地下硐室的动态力学行为和响应 被引量：4

6

作者 廖志毅 朱建波 唐春安 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S2期260-265,共6页

采用基于FEM和连续损伤力学的RFPA数值模拟软件,首先从实验室尺度出发,建立了模拟的SHPB(split Hoplinson pressure bar)数值模型,分析了不同初始地应力作用下岩石材料的动态力学特性。数值模拟结果表明,岩石的动态压缩强度随着埋深与... 采用基于FEM和连续损伤力学的RFPA数值模拟软件,首先从实验室尺度出发,建立了模拟的SHPB(split Hoplinson pressure bar)数值模型,分析了不同初始地应力作用下岩石材料的动态力学特性。数值模拟结果表明,岩石的动态压缩强度随着埋深与初始水平地应力与垂直地应力比值K的增加而增加。随后,从岩石工程尺度,考虑岩体内的不连续节理面的影响。建立动荷载作用下节理岩体地下洞室数值模型,系统分析了柱面波和平面波在节理岩体内部的传播规律以及节理力学性质和空间分布对地下洞室动态响应的影响。研究表明,除节理面处透反射和岩体损伤破坏导致的波衰减外,柱面波存在额外的几何衰减。同时,节理的力学性质与空间分布直接决定了应力波在节理面处的透反射规律,从而进一步影响了地下硐室的破坏程度与硐室壁处PPV(Peak particle velocity)结果。 展开更多

关键词 有限元 初始地应力 节理岩体 动态压缩强度 硐室动态响应

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非饱和砂土及黏土的水–力耦合双屈服面模型 被引量：6

7

作者 李舰 刘凯 +2 位作者 尹振宇 崔玉军 殷建华 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期72-80,共9页

使用精细的本构模型来同时分析非饱和砂土和黏土水力耦合特性依旧是一个挑战。提出了一种包含加载湿陷及剪切滑移双重塑性机制的水–力耦合模型。力学模型中选取Bishop应力作为应力变量,采用孔隙比和有效饱和度作为状态变量。模型中给... 使用精细的本构模型来同时分析非饱和砂土和黏土水力耦合特性依旧是一个挑战。提出了一种包含加载湿陷及剪切滑移双重塑性机制的水–力耦合模型。力学模型中选取Bishop应力作为应力变量,采用孔隙比和有效饱和度作为状态变量。模型中给出了孔隙比–平均土骨架应力的半对数坐标系内依赖于有效饱和度的临界状态线的表达式,其与剪切滑动屈服面的非关联流动准则的结合保证了模型可以更合理地预测非饱和土(包括砂土和黏土)的剪胀和剪缩性质。通过模拟粉砂和高岭土的三轴试验,对该模型预测非饱和土主要特征的能力进行了分析。 展开更多

关键词 剪胀性 有效饱和度 临界状态 水–力耦合 非饱和土

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适用于弹黏塑性本构模型的修正切面算法 被引量：3

8

作者 李舰 蔡国庆 尹振宇 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期253-259,共7页

针对弹黏塑性本构模型将原始切面算法进行了修正。该弹黏塑性本构模型结合了修正剑桥模型和过应力理论。首先对弹黏塑性本构模型的应力–应变关系式进行了调整,基于过应力理论给出了动态加载面硬化参数的演化方程。其次,利用切面算法对... 针对弹黏塑性本构模型将原始切面算法进行了修正。该弹黏塑性本构模型结合了修正剑桥模型和过应力理论。首先对弹黏塑性本构模型的应力–应变关系式进行了调整,基于过应力理论给出了动态加载面硬化参数的演化方程。其次,利用切面算法对整理后应力–应变关系式进行了数值实现。在弹性试算过程中,该算法假设黏塑性应变率为常数,以此确保时间增量引起的当前应力点与动态加载面间的偏离。在塑性修正过程中,对动态加载面函数进行泰勒级数展开,依此获得黏塑性应变率增量。再次,提出了一种自动分步方法,有效地稳定了大应变步情况下算法的计算精度和收敛性。最后,对变应变率的固结试验和三轴剪切不排水试验进行了模拟,分析了修正切面算法的计算能力。 展开更多

关键词 黏塑性 本构模型 切面算法 半隐式算法 数值积分

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计算压力注浆土钉峰值摩阻力的理论模型

9

作者 洪成雨 殷建华 +3 位作者 张孟喜 张一帆 刘力强 王晓峰 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第A01期204-209,共6页

为研究土钉的峰值摩阻力与一些主要参数的关联性,量化灌浆压力、上覆土压力以及土体剪胀角对土钉峰值摩阻力的影响,首先,利用小孔扩张理论提出土钉周围破坏面与土钉灌浆压力的关联性;其次,根据土体的摩尔破坏理论推导土钉峰值摩阻力与... 为研究土钉的峰值摩阻力与一些主要参数的关联性,量化灌浆压力、上覆土压力以及土体剪胀角对土钉峰值摩阻力的影响,首先,利用小孔扩张理论提出土钉周围破坏面与土钉灌浆压力的关联性;其次,根据土体的摩尔破坏理论推导土钉峰值摩阻力与土体破坏面正应力的关系;然后,利用室内试验结果验证提出模型的有效性;最后,根据土钉峰值摩阻力的计算简化模型展开参数研究,深入分析不同参数对土钉峰值摩阻力的影响.参数分析证明:土钉的峰值摩阻力同时受到灌浆压力、上覆土压力以及破坏面距离的相互作用影响,且土钉峰值摩阻力的增加幅度在无注浆压力比存在注浆压力时要快.该模型较为简化且利于设计中进行考虑计算. 展开更多

关键词 土钉 灌浆压力 上覆应力 剪胀角 峰值摩阻力

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粗粒土边界面塑性模型及其积分算法 被引量：9

10

作者 孙增春 汪成贵 +3 位作者 刘汉龙 尹振宇 吴焕然 肖杨 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期3957-3967,共11页

粗粒土的强度、变形特性对土石坝、边坡和路基等工程的安全性与稳定性有着至关重要的影响。针对粗粒土在复杂应力状态下的强度和变形特性,在边界面塑性理论和临界状态理论框架下,通过引入状态参数和动态临界状态线建立了粗粒土状态相关... 粗粒土的强度、变形特性对土石坝、边坡和路基等工程的安全性与稳定性有着至关重要的影响。针对粗粒土在复杂应力状态下的强度和变形特性,在边界面塑性理论和临界状态理论框架下,通过引入状态参数和动态临界状态线建立了粗粒土状态相关边界面塑性模型。模型不仅能够模拟粗粒土的应变硬化和体积收缩行为,还能描述应变软化和体积膨胀特性。基于ABAQUS的二次开发平台,结合带误差控制的改进欧拉积分算法编写了边界面塑性模型的UMAT子程序。通过设置不同的应变增量步和误差容许值,对改进欧拉积分算法的精确性和收敛性进行了分析。对不同密实状态和围压下粗粒土三轴排水剪切试验进行了模拟,验证了带误差控制的改进欧拉积分算法应用于粗粒土边界面塑性模型的合理性,为进一步工程应用奠定了基础。 展开更多

关键词 粗粒土 边界面 状态相关 改进欧拉积分算法 UMAT

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颗粒形状对粒状材料圆柱塌落影响的三维离散元模拟 被引量：23

11

作者 张成功 尹振宇 +1 位作者 吴则祥 金银富 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期1197-1203,共7页

粒状土经常发生塌落破坏而诱发泥石流、滑坡等自然灾害。现有研究缺乏颗粒形状对粒状土塌落形态的影响分析。利用三维离散元方法,对粒状材料圆柱试样的塌落破坏机制进行了模拟分析。离散元数值模拟考虑了3种典型的颗粒形状:常规的球形... 粒状土经常发生塌落破坏而诱发泥石流、滑坡等自然灾害。现有研究缺乏颗粒形状对粒状土塌落形态的影响分析。利用三维离散元方法,对粒状材料圆柱试样的塌落破坏机制进行了模拟分析。离散元数值模拟考虑了3种典型的颗粒形状:常规的球形颗粒、正四面体形颗粒和长条形颗粒,取相同的颗粒级配,并以同样的方法分别生成同样高径比的试样,然后进行塌落破坏。基于结果对比分析了由不同形状的颗粒组成的圆柱试样的最终塌落高度和跑出距离,并将离散元模拟与室内试验进行了对比。结果表明:利用离散元方法可以很好地重现室内粒状材料圆柱试样的塌落过程;与纯球形颗粒的试样相比,不规则形状颗粒的试样可以降低颗粒的角速度,同时可以保持较大的最终塌落高度和减小最终的跑出距离。 展开更多

关键词 颗粒流 离散单元法 砂土 颗粒形状 微观力学 颗粒接触

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大跨混凝土斜拉桥施工过程中结构的断索动力响应 被引量：17

12

作者 张羽 方志 +2 位作者 卢江波 向宇 龙海滨 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期237-246,共10页

为研究大跨混凝土斜拉桥施工过程中结构的断索动力响应,以湖南赤石特大桥火灾后九根拉索断裂的事故为背景,采用有限元软件建立了赤石特大桥的非线性动力实体有限元分析模型,通过对比灾后检测得到的索力、主梁和索塔位移及裂缝开展情况... 为研究大跨混凝土斜拉桥施工过程中结构的断索动力响应,以湖南赤石特大桥火灾后九根拉索断裂的事故为背景,采用有限元软件建立了赤石特大桥的非线性动力实体有限元分析模型,通过对比灾后检测得到的索力、主梁和索塔位移及裂缝开展情况与有限元模型中相应的计算结果,证明了模型的有效性。基于已验证的有限元模型,对斜拉桥结构在多根拉索断裂过程中的动力响应进行了分析。结果表明:(1)拉索静态断裂只会对断索区域附近的截面内力和索力造成影响,而拉索骤断引起的冲击作用则会导致全桥结构都产生较大内力变化;(2)单侧索面部分拉索断裂导致主梁顶板及腹板受到扭矩和双向弯矩的共同作用而产生大量裂缝,裂缝在第五根拉索断裂后出现;(3)主梁扭矩、竖向弯矩和横向弯矩最不利截面在断索过程中的动力放大系数分别在1.09~1.55、1.21~2.05及1.21~1.76,最大主压应力动力放大系数在1.02~1.58;(4)预应力筋及拉索最大拉应力的动力放大系数分别在1~1.9及1.05~1.4;(5)索塔塔顶位移动力放大系数在1.23~1.65。 展开更多

关键词 斜拉桥 动力响应 有限元分析 拉索断裂 动力放大系数

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基于高性能有限单元法的多层地基水平受荷桩受力分析 被引量：7

13

作者 赵海鹏 黎学优 +2 位作者 万建宏 郑翔之 刘思威 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1995-2003,2014,共10页

多层地基水平受荷桩的受力变形特性分析是设计中的关键步骤。针对传统有限单元法在准确性与计算效率上的不足,提出了一种用于分析该类桩基的高性能有限单元法。该法构建了一种桩单元,并采用分布在单元内部的连续"土体弹簧"反... 多层地基水平受荷桩的受力变形特性分析是设计中的关键步骤。针对传统有限单元法在准确性与计算效率上的不足,提出了一种用于分析该类桩基的高性能有限单元法。该法构建了一种桩单元,并采用分布在单元内部的连续"土体弹簧"反映非线性桩-土相互作用。其最大特点是在桩单元内部整合了"土体弹簧",即桩单元同时包含了桩体与土体信息。推导了适用于多层地基中的桩单元,并引入高斯-勒让德方法简化总势能求和过程;推导了单元刚度矩阵并运用在牛顿-拉夫逊增量迭代数值分析中,引入割线关系减少迭代过程中的累计误差。此外,该法还通过更新拉格朗日方法来考虑几何大变形。算例结果表明:高性能有限单元法与解析解及现场试验结果吻合较好;在多层地基条件下,桩单元模型较离散弹簧单元模型可大幅减少单元数目及计算时长,可有效提高计算效率。 展开更多

关键词 水平受荷桩 有限单元法 桩-土相互作用 桩单元 多层地基

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水平排水板真空脱水-固化联合方法处理疏浚淤泥的试验研究 被引量：7

14

作者 宋丁豹 蒲诃夫 +3 位作者 张纯雪 李展毅 邱金伟 陈文博 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1897-1906,共10页

疏浚淤泥的含水率高、渗透性低、压缩性高、承载力低,难以快速高效地处理和处置。对此,介绍了一种复合方法,即基于水平排水板的真空脱水-固化联合方法,简称PHDVDS,并通过模型试验研究了PHDVDS方法处理高含水率疏浚淤泥的脱水减量效果和... 疏浚淤泥的含水率高、渗透性低、压缩性高、承载力低,难以快速高效地处理和处置。对此,介绍了一种复合方法,即基于水平排水板的真空脱水-固化联合方法,简称PHDVDS,并通过模型试验研究了PHDVDS方法处理高含水率疏浚淤泥的脱水减量效果和加固效果。模型试验分别采用石灰激发高炉矿渣微粉和水泥为固化剂,并与单一真空脱水方法(无固化剂)和直接固化方法(无真空脱水,以水泥为固化剂)的处理效果进行了对比。在模型试验真空脱水阶段,监测了真空脱水量和淤泥体积变化,即减量效果;在真空脱水结束后,取固化土样进行养护并测试了不同养护龄期土样的无侧限抗压强度,并结合固化土微观结构(XRD、SEM和MIP试验)分析了PHDVDS方法的作用机理。结果表明,与单一真空脱水法和直接固化法相比,PHDVDS方法的脱水减量效果和加固效果均更加优越。仅2d真空脱水后,PHDVDS比单一真空脱水法的减量效果提高了7%~43%;其固化土样60d无侧限抗压强度比直接固化法增大了6~54倍。 展开更多

关键词 疏浚淤泥 高含水率 水平排水板 真空脱水 固化 模型试验

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