２００９年第３期水文地质工程地质?１０９?
线上钻两个直径为ｌｍｍ的小孔，小孔与坦落筒下口的垂直距离分别为１５ｃｍ和２５ｃｍ，用胶带将小孔密封。将配制好的改良土按照标准实验方法旧１装入坍落筒并捣匀后，迅速通过坍落筒的小孔向改性土中注入浓稠的红色墨水，距离下口１５ｃｍ处记为标记１，距离下口２５ｃｍ处记为标记２。缓慢垂直抬起坍落筒，改性土在重力的作用下流动，产生变形，红色标记点产生位移，用标尺量测改性土坍落后的高度和标记点距地面的垂直位移。
在实验室内进行了３次相同试验，得到改性土坍落后距地面的平均垂直高为６．７ｃｍ，标记点距地面的平均垂直距离分别为１２．７ｃｍ?和１５．７ｃｍ，坍落后的状态如图２所示。
圈２改性土实验室坍落度健验
隐．２Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙｓｌｕｍｐｔｅｓｔｏｆｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｄｓｏｆｔ
４改性砂土坍落度实验的离散元模拟
４．１改性土坍落度实验模拟过程
运用ｐＦＣ３０软件的ＦＩＳＨ语言，建立了改性土坍落度实验的离散元数值模型，模拟过程如下：
（１）根据实验室坍落筒尺寸建立试样承载容器，承载容器由一个ｃｙｌｉｎｄｅｒ墙体单元和两个ｗａｌｌ单元组成。赋予墙体单元接触刚度和摩擦系数。
（２）在容器内部运用ｇｅｎｅｒａｔｅ命令以一定孔隙率随机生成颗粒单元，运用ｐｒｏｐｅｒｔｙ命令赋予颗粒半径、接触刚度和颗粒密度１．４５９／ｃｍ３，执行循环命令至系统平衡状态。模型参数见表３。
（３）为了保证接触连接模型的施加，采用“漂浮”颗粒消除算法使每个颗粒至少与其周围的两个颗粒相接触。漂浮颗粒消除算法如下：
裹３改性土颗粒离散元模型参数
Ｔａｂｌｅ３ＤＥＭｍｏｄｅｌｐ旧咖呻岫ｏｆｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｄｓｏｉｌ
模型参散取值
法向接触刚度．ｋ（Ｎ，一）
切向接触刚度，丘（Ｎ／ｍ２）
法向接触力．Ｌ（Ｎ）
切向接触力，凡（Ｎ）
颗粒间摩擦系敦，＾
颗粒半径．矗（呻）
密度．（ｋｇ／ｍ３）
孔隙比
执行外部循环ｌＯ次
计算集合内部每个接触的接触力，得到当前颗粒集合的平均接触力只；
判断每个颗粒是否为悉浮颗粒：悬浮颗粒指接触效少于２的颗粒；
如果没有悬浮颗粒，则跳出外部循环；
对所有悬浮颗粒执行以下操作：
扩大颗粒半径１．３倍；
设置颗粒磨擦系数为Ｏ；
对悬浮颗粒组执行计算２００步达到平衡状态．
执行内部循环１００次．
定义。活性”悬浮颗粒，活性悬浮颗粒指接触数超过１并且平均接触力大于０．１＊Ｅ的颗粒；
如果不存在活性颗粒，则跳出内部循环；
根据如下公式收缩每个活性悬浮颗粒：
Ｒ—Ｒ—１．５ｘ（，Ｐ一０．９×，．ｘＯ．１）／ｋ．
其中ｎ为每个颗粒的平均接触力；
执行１００步循环达到系统近似平衡．
内部循环结束
外部循环结束
（４）对模型中的接触连接施加接触连接强度，赋予颗粒摩擦系数，对系统施加重力载荷，循环至系统平衡状态。
（５）找出与底面垂直距离为１５ｃｍ的颗粒，用ｇｒｏｕｐ命令定义颗粒组并改变改组颗粒的颜色，作为标记ｌ。同样方法标记距离底面２５ｃｍ的颗粒，作为标记２。
（６）以Ｏ．５ｍ／ｓ向上移动ｃｙｌｉｎｄｅｒ墙体，颗粒集合在重力作用下产生变形和移动，当模拟时间达到４ｓ时停止计算，此时系统的动能趋于稳定。
（７）计算颗粒集合坍落后最高位置的颗粒必及标记颗粒组与底面的平均垂直距离。
坍落度实验离散元数值模拟的初始模型和坍落后最终状态见图３。坍落后图形中的颗粒单元之间的细线表示接触连接，说明在模拟过程中大部分颗粒间保持接触连接，保证了流动变形的连续性。
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土压平衡盾构改性砂土流动特性的离散元模拟
作者：武力， 屈福政， 唐洪祥， WU Li， QU Fu-zheng， TANG Hong-xiang
作者单位：武力,屈福政,WU Li,QU Fu-zheng(大连理工大学机械学院,大连,116024)， 唐洪祥,TANG Hong-xiang(大连理工大学土木水利学院,大连,116024)
刊名：
水文地质工程地质
英文刊名：HYDROGEOLOGY AND ENGINEERING GEOLOGY
年，卷(期)：2009,36(3)
被引用次数：1次
参考文献(9条)
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本文链接：https://www.doczj.com/doc/354893288.html,/Periodical_swdzgcdz200903023.aspx