粒狀土直剪試驗(yàn)二維離散元模擬論文

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1、學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解北京交通大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)北京交通大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，提供閱覽服務(wù)，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明)學(xué)位論文作者簽名：剃JjI鉑導(dǎo)師簽名：簽字日期：卅；年莎月侈日槲期：Ⅵ耳∽日中圖分類號(hào)：U214．03UDC：625北京交通學(xué)校代碼：10004密級(jí)：公開大學(xué)專業(yè)碩士學(xué)位論文粒狀土直剪試驗(yàn)的二維離散元模擬2DDisc

2、reteElementSimulationofGranularSoilsinDirectShearTest作者姓名：荊鵬導(dǎo)師姓名：劉建坤學(xué)號(hào)：11125641職稱：教授工程領(lǐng)域：交通運(yùn)輸工程領(lǐng)域?qū)W位級(jí)別：碩士北京交通大學(xué)2013年6月致謝本論文的工作是在我的導(dǎo)師劉建坤教授的悉心指導(dǎo)下完成的，劉老師以其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，豐富的科研經(jīng)驗(yàn)，淵博的理論知識(shí)、專業(yè)、社會(huì)知識(shí)以及其他方面的言傳身教，在我求知的道路上給予了我極大的啟迪和幫助。在此，謹(jǐn)向我尊敬的導(dǎo)師致以最誠摯的謝意。感謝田亞護(hù)老師、沈宇鵬老師、井國(guó)慶老師兩年來給予我的鼓勵(lì)、幫助和支持

3、，是他們用自己的熱情與耐心幫助我在學(xué)業(yè)和發(fā)展上，找到了自己的方向。沈宇鵬老師更是長(zhǎng)期耐心指導(dǎo)我的論文工作，在此向三位老師表示衷心的感謝。特別感謝王鵬程師兄在我論文完成過程中的大力幫助和支持，以及室友吳建峰同學(xué)在學(xué)習(xí)、生活上無私的幫助，祝愿他們?cè)诮窈蟮娜松缆飞锨俺趟棋\，一帆風(fēng)順。感謝張或、石峰、陳孟喬、崔穎輝、趙倩等師兄師姐、常丹等同學(xué)，以及師弟師妹們，感謝他們?cè)趯W(xué)習(xí)和生活上對(duì)我的關(guān)心與幫助，他們也在我兩年的研究生生活中留下了純真的友誼和美好的回憶。永遠(yuǎn)感謝我的父母和哥哥，他們是我漫漫求學(xué)道路上永遠(yuǎn)的支持，祝愿他們幸福安康。最后感謝

4、北京交通大學(xué)六年來對(duì)我的培養(yǎng)。今生難忘紅果園!中文摘要摘要：直剪試驗(yàn)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，長(zhǎng)期以來作為粗粒土主要的試驗(yàn)方法之一來獲得較為可靠的土體抗剪強(qiáng)度。然而其固有的缺陷和局限性也不容忽視。因此，通過顆粒流數(shù)值模擬方法從微觀顆粒的角度來認(rèn)識(shí)土體顆粒本身在剪切過程中的受力與變形的情況，進(jìn)而優(yōu)化其試驗(yàn)結(jié)果，極具實(shí)際意義。本文首先總結(jié)國(guó)內(nèi)外關(guān)于直剪試驗(yàn)的顆粒流模擬、以及直剪試驗(yàn)的特點(diǎn)，從而分析了顆粒流數(shù)值模擬的基本原理和方法，建立了普通直剪試驗(yàn)和大型直剪試驗(yàn)的二維離散元模型。其次，標(biāo)定了模型試驗(yàn)的細(xì)觀輸入?yún)?shù)，得到了細(xì)觀輸入?yún)?shù)對(duì)試驗(yàn)宏觀性質(zhì)的

5、影響，進(jìn)而對(duì)室內(nèi)試驗(yàn)進(jìn)行了仿真對(duì)比，估算了粒狀土直剪試驗(yàn)的應(yīng)變。最后基于直剪試驗(yàn)缺陷探討，提出了三種優(yōu)化方法。得到了以下結(jié)論：(1)借助PFC2D顆粒流方法，可以較準(zhǔn)確地模擬粒狀土的直剪試驗(yàn)過程，進(jìn)而對(duì)直剪試驗(yàn)的缺陷進(jìn)行微觀機(jī)理的分析，試驗(yàn)結(jié)果可信，試驗(yàn)成本非常低。(2)通過顆粒流模擬的粒子位移場(chǎng)監(jiān)測(cè)，得到直剪試驗(yàn)的剪切帶寬度范圍，接近較早之前的研究結(jié)論，進(jìn)而估算了粒狀土體材料的整體正應(yīng)變和剪應(yīng)變。(3)模擬結(jié)果表明使用反向加載機(jī)構(gòu)可以考慮側(cè)壁摩擦力對(duì)于正應(yīng)力的影響；側(cè)壁摩擦力與豎向位移．剪位移關(guān)系曲線較為吻合。對(duì)比室內(nèi)試驗(yàn)與修正的

6、結(jié)果表明，剪切盒側(cè)壁的摩擦力對(duì)于強(qiáng)度參數(shù)的影響并不十分明顯。(4)利用顆粒流模擬粒狀土剪切運(yùn)動(dòng)的規(guī)律并結(jié)合應(yīng)力分析提出了剪切面偏轉(zhuǎn)修正的數(shù)學(xué)公式，修正結(jié)果表明其影響不應(yīng)當(dāng)忽略。這不同于剪切面積改變的影響，剪切面積改變對(duì)強(qiáng)度影響不大，可以接受。(5)從剪切面積改變和剪切面偏轉(zhuǎn)的修正結(jié)果來看，非標(biāo)直剪試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果并非差于標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)(直徑0．0618m)。關(guān)鍵詞：粒狀土；直剪試驗(yàn)；剪切帶；離散元；顆粒流；直剪缺陷；直剪修正分類號(hào)：U214．03ABSTRACTABSTRACTABSTRACT：Directsheartest1Soneoft

7、hemajortestmethodstoobtainrelativelyaccurateshearstrengthofcoarsegrainedsoilforalongtime．Itsinherentviceandlimitationshouldnotbeignored．Thereforeitissignificanttounderstandtheforceanddeformationofsoilparticlesfromthemicro—aspectintheprocessofsheartooptimizetestresults．

8、Inthispaper,thePFC2D(particleflowcodein2dimensions)simulationandcharacteristicsofdirectsheartestaresummarizedathomean