离散单元法土工袋数值模拟.doc

离散单元法土工袋数值模拟

1.2万字 35页 原创作品，已通过查重系统


摘 要
土工袋技术，是将石渣，砂砾等松散材料装入一定规格的编织袋中，形成袋状结构体用于临时或永久性工程中的技术。在水利工程，道路工程，建筑工程中都有着广泛的应用前景。
作为地基等承受竖直荷载的结构，土工袋具有较强的抗压强度。然而，对土工袋受压时内部颗粒的受力位移特性的研究还很有限；离散单元法（DEM）是专门用来解决不连续介质问题的数值模拟方法，可以较好地模拟土工袋的受力特性。本文运用模型试验以及离散单元法对的单轴压缩特性进行了研究，研究内容和结果如下：
（1）数值模拟所采用的离散单元法，是Cundall于1971年提出来的计算非连续性岩土问题的数值计算方法。其基本原理是将土体考虑成一个个单独的土颗粒，根据牛顿第二定律，得到其受力与运动规律。
（2）进行了土工袋单轴压缩试验，对土工袋的应力应变变化情况进行了观测，得到其应力应变曲线，证明土工袋具有较高的抗压强度，三个土工袋组成的联合体所能够承受的压力至少能够到达1MPa以上。它可用于路基，地基等基础工程，能够提供足够的强度保证。
（3）为探究不同粒径袋内材料对土工袋强度变形特性的影响，建立不同粒径土颗粒袋内材料的土工袋模型，并进行了单轴压缩试验的数值模拟。得到了各个颗粒的位移量与受力分布。发现在不考虑土颗粒破碎情况下，土工袋的压缩变形主要由土颗粒各层之间错动位移与土袋之间相互嵌入导致。分析出土工袋内土体的水平位移沿高度方向变化不大，而竖直位移随着高度增加逐渐增大。通过对土工袋内颗粒的速度分布进行分析，发现压缩条件下，土工袋内土体运动情况分布呈现三部分，而袋内滑动面则为三部分的边界部分，由此可以预测在较大荷载作用下土袋将变形直至呈“凹”字形破坏。



关键词：土工袋；单轴压缩试验；离散单元法；强度变形特性