砂性土宏细观特征数值分析研究_建筑雕塑

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内容提要

本书主要是对砂性土在不同应力条件下宏细观特性的数值进行分析和探讨，从细观角度对宏观力学行为进行分析解释。全书共分8章，内容包括绪论，研究现状，数值模型，不同荷载...

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序

作为社会经济发展的支柱性产业，土木工程是我国提升人居环境、改善交通条件、发展公共事业、扩大生产规模、促进商业发展、提升城市竞争力、开发和改造自然的基础性行业。随...

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前言

无黏性砂土是自然界广泛存在的一种土体，通过实验室试验对不同应力状态下颗粒土试样的宏观特性如强度、体积变化、破坏形式等进行分析是传统的方法。对称三轴压缩试验、直剪...

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1　绪论

对于固体材料和颗粒材料（Kjellman，1936），三个方向主应力对其应力—应变—强度—体积变化特性起决定性作用。在岩土工程中，测量土体参数最常用的室内试验有...

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2　研究现状

...

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2.1　简介

土体在不同的荷载条件下（传统三轴压缩、平面应变、直剪），会表现出不同的应力—应变—强度—体积变化等力学行为特性。很多学者对于不同荷载条件下土体宏观特性进行了分析...

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2.2　宏观特性研究：不同荷载条件下土体力学行为

由于三个方向主应力对土体的应力—应变—强度—体积变化特性起决定性作用，因此土体或试样在不同的荷载条件下表现不同，很多学者对这一内容进行了试验研究。在实际工程中，...

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2.2.1　平面应变试验和三轴压缩试验的比较

很多学者对第二主应力（中主应力）对抗剪强度的影响进行了研究。在分析第二主应力对抗剪强度的影响时，有的学者采用了棱柱形试样来控制三向主应力，也有学者采用空心圆柱试...

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2.2.2　平面应变试验、直剪试验和三轴压缩试验的关系

由于平面应变试验复杂繁琐，一些学者根据三轴压缩试验、直剪试验和平面应变试验的数据结果，分析了三种试验所得强度参数之间的关系，提出了根据轴对称三轴压缩或直剪试验结...

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2.2.3　总结

以上关于平面应变试验、直剪试验和三轴压缩试验的研究大都致力于研究土的宏观特性，如抗剪强度、应力应变关系以及体积变化等，涉及细观特性的研究较少。特别是对不同荷载条...

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2.3　细观结构分析研究：试验法

近几十年来，人们越来越认识到由离散的颗粒组成的土体，其宏观特性是由颗粒之间相互作用的细观结构和细观力学特性所决定和控制的。因此很多学者采用试验法研究试样受剪切前...

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2.3.1　三轴压缩试验

图2.1　局部孔隙比分布图解研究颗粒土细观结构的方法可以大致地归为两种：破坏法和非破坏法。破坏法主要有固化切片图像分析（Kuo and Frost，1996；...

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2.3.2　平面应变试验

平面应变试验与三轴压缩试验不同，三轴试样的变形一般比较均匀，而平面应变试验试样的应变局部化（尤其是剪切带）比较明显，且应变局部化对试样性质起决定性作用。因此，很...

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2.3.3　直剪试验

很多学者研究了直剪试验试样的细观结构。Nakayama（1994）通过一系列的直剪试验，从细观角度研究了超固结黏土的抗剪性能，分析了不同初始状态下试样的颗粒方向...

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2.3.4　总结

通过对采用试验法研究不同荷载条件下颗粒材料细观特性文献的回顾，可以把已有研究的主要内容归结为两类：一是不同荷载条件下颗粒材料细观结构空间特性的研究，包括孔隙比分...

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2.4　细观结构的研究：数值模拟

从实际操作的角度出发，采用试验法研究颗粒材料的细观结构一般都耗时、不经济、操作困难。从理论分析角度出发，试验法具有前文提到的时间限制和空间限制。数值模拟法成为研...

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2.4.1　三轴试验

之前已有学者采用不同数值方法［包括连续介质法（Zhu et al.，2006）和离散介质法（Ng and Dobry，1992；Sitharam et al.，...

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2.4.2　平面应变试验

因为颗粒材料的特殊性，所以离散单元法比连续介质法更为适合，因此离散单元法得到了更多应用。已有大量的学者采用离散元对平面应变试验进行模拟，他们有的采用二维模型（C...

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2.4.3　直剪试验

很多学者采用离散元对直剪试验进行了数值模拟。Ni等（2000）模拟了一系列直剪试验来研究颗粒材料细观特性对材料抗剪强度的影响。颗粒材料采用粘结的球颗粒，而不是以...

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2.4.4　总结

从不同荷载条件下颗粒材料细观结构和细观力学的数值模拟文献中可以看出，大多数的研究只分析了单一的荷载条件。很少有学者研究不同荷载条件对试样性质和试样细观结构的影响...

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2.5　讨论

从文献分析可以看出，有大量的研究致力于分析不同荷载条件下的土体特性。但是，很少有学者从细观角度对这一问题进行分析。很多研究工作都是采用试验分析法，而采用数值模拟...

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3　数值模型

...

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3.1　离散单元法简介

颗粒状的材料在现实中很多，如砂土、高度破碎的岩石、谷物、药品粉末等。颗粒物质由于其非连续和接触耗散等复杂性，在2005年与湍流并列被Science评为100个科...

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3.2　离散单元法原理

三维颗粒流程序PFC3D（Particle Flow Code in Three Dimensions）是离散单元法的一个通用商业软件。PFC3D因为其性能卓越...

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3.3　模型特性

...

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3.3.1　模型建立

PFC3D有几种本构模型（包括接触模型和阻尼模型）可供用户选择，用户可以根据需要选择不同的模型。除此以外，PFC3D的另一个优势是它提供了FISH语言编写程序，...

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3.3.2　薄膜模拟

上一节在介绍数值模型建立的主要步骤中提到，在对实验室试验进行模拟的过程中有一些是在实验室内没有的步骤。其中，一个重要的步骤是对室内试验中薄膜的模拟。本书介绍了在...

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3.3.3　数值模型参数的确定

3.3.3.1　参数的选择在进行数值模拟过程中，模型参数的选择至关重要。数值模型的一些参数（如试样大小）可以由研究者自己确定，一些细观参数（如颗粒摩擦系数）可...

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3.3.4　模型特性

基于前面介绍的扩大质量法的优点，研究中可以采用扩大质量法来减少计算时间。这与准静态问题模拟时采用的扩大密度法（Thornton，2000）和扩大重力法（Zegh...

《砂性土宏细观特征数值分析研究》简介

内容提要

序

前言

目录

1　绪论

2　研究现状

2.1　简介

2.2　宏观特性研究：不同荷载条件下土体力学行为

2.2.1　平面应变试验和三轴压缩试验的比较

2.2.2　平面应变试验、直剪试验和三轴压缩试验的关系

2.2.3　总结

2.3　细观结构分析研究：试验法

2.3.1　三轴压缩试验

2.3.2　平面应变试验

2.3.3　直剪试验

2.3.4　总结

2.4　细观结构的研究：数值模拟

2.4.1　三轴试验

2.4.2　平面应变试验

2.4.3　直剪试验

2.4.4　总结

2.5　讨论

3　数值模型

3.1　离散单元法简介

3.2　离散单元法原理

3.3　模型特性

3.3.1　模型建立

3.3.2　薄膜模拟

3.3.3　数值模型参数的确定

3.3.4　模型特性

《砂性土宏细观特征数值分析研究》简介

内容提要

序

前言

目录

1 绪论

2 研究现状

2.1 简介

2.2 宏观特性研究：不同荷载条件下土体力学行为

2.2.1 平面应变试验和三轴压缩试验的比较

2.2.2 平面应变试验、直剪试验和三轴压缩试验的关系

2.2.3 总结

2.3 细观结构分析研究：试验法

2.3.1 三轴压缩试验

2.3.2 平面应变试验

2.3.3 直剪试验

2.3.4 总结

2.4 细观结构的研究：数值模拟

2.4.1 三轴试验

2.4.2 平面应变试验

2.4.3 直剪试验

2.4.4 总结

2.5 讨论

3 数值模型

3.1 离散单元法简介

3.2 离散单元法原理

3.3 模型特性

3.3.1 模型建立

3.3.2 薄膜模拟

3.3.3 数值模型参数的确定

3.3.4 模型特性

1　绪论

2　研究现状

2.1　简介

2.2　宏观特性研究：不同荷载条件下土体力学行为

2.2.1　平面应变试验和三轴压缩试验的比较

2.2.2　平面应变试验、直剪试验和三轴压缩试验的关系

2.2.3　总结

2.3　细观结构分析研究：试验法

2.3.1　三轴压缩试验

2.3.2　平面应变试验

2.3.3　直剪试验

2.3.4　总结

2.4　细观结构的研究：数值模拟

2.4.1　三轴试验

2.4.2　平面应变试验

2.4.3　直剪试验

2.4.4　总结

2.5　讨论

3　数值模型

3.1　离散单元法简介

3.2　离散单元法原理

3.3　模型特性

3.3.1　模型建立

3.3.2　薄膜模拟

3.3.3　数值模型参数的确定

3.3.4　模型特性