今天是2019年07月16日

自钻式原位剪切旁压模型PFC3D犇细观模拟

DOI:1 0.3 7 9 9 / d q k x.2 0 1 5.1 7 3

作者:张亚飞,徐光黎,侯天顺,胡焕忠

联系地址:西北农林科技大学水利与建筑工程学院,陕西杨凌 7 1 2 1 0 0

摘要:自钻式原位剪切旁压试验(s e l f  b o r i n gi n  s i t us h e a rp r e s s u r e  m e t e r )以其独特的多级加载方式,能够直接测出土体的强 度和变形参数,然而,目前对探头周围土体变形机理研究较少. 为揭示自钻式原位剪切旁压仪试验过程中测定器周围土颗粒 变形机理,应用P F C 3 D(p a r t i c l ef l o wc o d ei nt h r e ed i m e n s i o n s)颗粒流程序对自钻式原位剪切旁压试验进行了仿真数值模拟, 对多级加载过程中探头周围土体的位移场和应力场发展变化以及数值试样各阶段变形模量和土颗粒运动轨迹进行了分析研 究. 试验结果表明:随着剪应力的逐级施加,中间区域颗粒的位移量不断增大,且位移矢量方向性更加显著. 径向应力在探头 附近两侧形成近似呈对称分布的数个“应力核”;竖向应力在探头两侧形成扁平状应力带,且在肩部形成应力集中区. 中部区 域球颗粒的运动轨迹成台阶状,且随距探头距离的增大由近到远可分为3个特征区域;球颗粒的犣向和犡犢 向位移量亦随之 呈负指数形式衰减,犣向位移量衰减速率更快.

关键字:自钻式原位剪切旁压试验;颗粒流;土体应力;变形模量;运动轨迹;岩土工程;工程地质学

PFC 0D Mesoscopic Simulation of Self-Boring In-Situ Shear Pressure-Meter Model Test

Author:Z h a n gY a f e i , X uG u a n g l i , Ho uT i a n s h u n , HuHu a n z h o n g

Author Address:

Abstract:T h es e l f  b o r i n gi n  s i t us h e a rp r e s s u r e  m e t e rt e s tc a no b t a i nt h es t r e n g t ha n dd e f o r m a t i o np a r a m e t e r sd i r e c t l yt h r o u g h i t su n i q u emu l t i  l e v e l l o a d i n gm o d e; h o w e v e r ,t h ed e f o r m a t i o nm e c h a n i s mo ft h es o i ls u r r o u n d i n gt h ep r o b eh a ss e l d omb e e n s t u d i e d. T or e v e a lt h ed e f o r m a t i o nm e c h a n i s mo ft h es a n ds a mp l es u r r o u n d i n gt h ep r o b eo ft h es e l f  b o r i n gi n  s i t us h e a rp r e s  s u r e  m e t e r(S B I S P) d u r i n gt h el o a d i n gp r o c e s s,t h eS B I S Pm o d e l t e s t i ss i mu l a t e db yP F C 3 D(p a r t i c l ef l o wc o d e i nt h r e ed i m e n  s i o n s) p r o g r a mi nt h i ss t u d y. T h ed e v e l o pm e n to f t h ed i s p l a c e m e n ta n ds t r e s sf i e l do f t h es o i l s u r r o u n d i n gt h ep r o b e,a sw e l la s t h ed e f o r m a t i o nm o d u l u so fe a c hg r a d eo ft h en u m e r i c a ls a mp l ea n dt h em o t i o nt r a i l so ft h es o i lp a r t i c l e s, a r es t u d i e du n d e r mu l t i  l e v e l l o a d i n gp r o c e s s. T h er e s u l t so fn u m e r i c a le x p e r i m e n t ss h o wt h a t t h ed i s p l a c e m e n to fp a r t i c l e si nc e n t r a la r e a i n c r e a  s e sw i t ht h es h e a rs t r e s s i mp o s e ds t e p w i s e,a n dt h ed i r e c t i o no fd i s p l a c e m e n tv e c t o rs h o w sac l e a r l yp r e f e r r e dd i r e c t i o n. S e v e r a l r a d i a ls t r e s sc o r e so fa p p r o x i m a t e l ys y mm e t r i c a ld i s t r i b u t i o nh a v ef o r m e dn e a rb o t hs i d e so ft h ep r o b e. A tt h es a m et i m e,t h e v e r t i c a ls t r e s sh a sf o r m e df l a ts t r e s sz o n e s,a n di th a sp r o d u c e ds om es t r e s sc o n c e n t r a t i o na r e a si nt h es h o u l d e ro ft h ep r o b e. T h em o t i o nt r a i l so f t h ep a r t i c l e sa r es t e p  l i k e l i n e s i nt h ec e n t r a la r e aw h i c hc a nb ed i v i d e di n t ot h r e ec h a r a c t e r i s t i cz o n e sa st h e d i s t a n c et ot h ep r o b ei n c r e a s e s. T h ev e r t i c a la n dh o r i z o n t a ld i s p l a c e m e n t so fp a r t i c l e sd e s c e n di nan e g a t i v ee x p o n e n t i a lf o r m, b u tt h ev e r t i c a ld i s p l a c e m e n th a saf a s t e ra t t e n u a t i o nr a t e.

Keyword:s e l f  b o r i n gi n  s i t us h e a rp r e s s u r e  m e t e rt e s t ; p a r t i c l ef l o w; s o i ls t r e s s; d e f o r m a t i o n m o d u l u s; m o t i o nt r a i l ; g e o t e c h n i c a le n g i n e e r i n g;e n g i n e e r i n gg e o l o g y

 

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作者简介:张亚飞(1 9 8 7-),男,讲师,主要从事土体原位测试方面的研究工作.E  m a i l :z h a n g y a f e i 0 0 1 1 1@1 6 3.c om

参考文献