土與土工格柵相互作用的宏細觀機理研究.pdf

1、土工合成材料的用量日益增多，在加筋土工程中，筋土界面之間的相互作用問題己越來越引起人們的重視，國內外學者對加筋機理進行了大量研究，但由于筋土作用的復雜性，加筋土界面機理遠未理解清楚。通過室內試驗以及顆粒離散元分析方法對筋土界面作用特性進行研究，從細觀角度研究土工合成材料與周圍土體位移發(fā)展規(guī)律以及筋土相互作用，將有助于揭示加筋土的宏細觀力學機理。同時結合現(xiàn)場試驗，應用離散-連續(xù)耦合方法研究從細觀上研究土工合成材料處治路堤的加筋機理，可以更

2、好的指導工程實踐。
　　 利用自行設計的可視化模型箱，分別對土工合成材料拉拔試驗和直剪試驗進行宏細觀研究。采用無標點法圖像處理技術，對格柵拉拔和直剪過程的土體位移場、剪應變場等宏觀表現(xiàn)進行分析。分別考慮格柵的類型、長度、拉拔速率、砂土的性質等因素對筋土界面特性的影響。利用課題組開發(fā)的GEODIP細觀分析后處理軟件對Olympus體視顯微鏡攝取的砂土細觀圖像進行分析，研究拉拔和直剪過程中土體細觀參數(shù)的演變規(guī)律。研究表明，界面內孔隙

3、、接觸數(shù)等細觀參數(shù)變化劇烈，筋土界面厚度與法向應力、砂土試樣性質密切相關。
　　 以室內試驗為基礎，應用和二次開發(fā)PFC3D，開發(fā)了非圓顆粒，采用兩種不同半徑的小球通過平行粘結模型來模擬土工格柵。通過采用顆粒流模擬三軸試驗結果，獲得可用于試驗砂土力學性質模擬的細觀參數(shù)，建立合理的加筋土顆粒流數(shù)值仿真模型。通過與室內試驗結果對比驗證了離散元模型的正確性，通過對土體的位移場、應力場分布、界面特征顆粒運動軌跡、接觸法向以及孔隙率等宏細

4、觀量的分析，多角度揭示土工格柵與土體相互作用的宏細觀機理。
　　 應用拉拔和和直剪試驗得出的規(guī)律，進行土工格柵處治山區(qū)高填方加寬路堤的現(xiàn)場試驗，分析格柵處治效果，結合數(shù)值分析，闡明格柵從路堤邊緣向路堤中心逐漸發(fā)揮加筋作用。
　　 結合了離散元和連續(xù)數(shù)值方法的各自優(yōu)點，通過PFC和FLAC的Socket I/O接口，實現(xiàn)了二維離散-連續(xù)耦合分析，以現(xiàn)場試驗為基礎，應用離散-連續(xù)耦合分析方法，揭示格柵加筋處治新舊路堤的細觀機