離散單元法土工袋數(shù)值模擬

1.2萬字 35頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘 要
土工袋技術(shù)，是將石渣，砂礫等松散材料裝入一定規(guī)格的編織袋中，形成袋狀結(jié)構(gòu)體用于臨時或永久性工程中的技術(shù)。在水利工程，道路工程，建筑工程中都有著廣泛的應(yīng)用前景。
作為地基等承受豎直荷載的結(jié)構(gòu)，土工袋具有較強的抗壓強度。然而，對土工袋受壓時內(nèi)部顆粒的受力位移特性的研究還很有限；離散單元法（DEM）是專門用來解決不連續(xù)介質(zhì)問題的數(shù)值模擬方法，可以較好地模擬土工袋的受力特性。本文運用模型試驗以及離散單元法對的單軸壓縮特性進行了研究，研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
（1）數(shù)值模擬所采用的離散單元法，是Cundall于1971年提出來的計算非連續(xù)性巖土問題的數(shù)值計算方法。其基本原理是將土體考慮成一個個單獨的土顆粒，根據(jù)牛頓第二定律，得到其受力與運動規(guī)律。
（2）進行了土工袋單軸壓縮試驗，對土工袋的應(yīng)力應(yīng)變變化情況進行了觀測，得到其應(yīng)力應(yīng)變曲線，證明土工袋具有較高的抗壓強度，三個土工袋組成的聯(lián)合體所能夠承受的壓力至少能夠到達1MPa以上。它可用于路基，地基等基礎(chǔ)工程，能夠提供足夠的強度保證。
（3）為探究不同粒徑袋內(nèi)材料對土工袋強度變形特性的影響，建立不同粒徑土顆粒袋內(nèi)材料的土工袋模型，并進行了單軸壓縮試驗的數(shù)值模擬。得到了各個顆粒的位移量與受力分布。發(fā)現(xiàn)在不考慮土顆粒破碎情況下，土工袋的壓縮變形主要由土顆粒各層之間錯動位移與土袋之間相互嵌入導(dǎo)致。分析出土工袋內(nèi)土體的水平位移沿高度方向變化不大，而豎直位移隨著高度增加逐漸增大。通過對土工袋內(nèi)顆粒的速度分布進行分析，發(fā)現(xiàn)壓縮條件下，土工袋內(nèi)土體運動情況分布呈現(xiàn)三部分，而袋內(nèi)滑動面則為三部分的邊界部分，由此可以預(yù)測在較大荷載作用下土袋將變形直至呈“凹”字形破壞。



關(guān)鍵詞：土工袋；單軸壓縮試驗；離散單元法；強度變形特性