基于PFC^(2D)的黄土柔性双轴数值模拟

对原状黄土进行室内三轴试验,研究含水率对黄土力学特性的影响,基于该试验结果进行黄土双轴数值试验研究和应变能能量监测,探究不同孔隙率黄土的应力-应变关系与变形规律。考虑试验结果的一致性,建立柔性颗粒膜数值模型,颗粒间选用接触黏结本构关系,根据黄土三轴试验应力-应变关系曲线确定合适的模型细观参数,然后进行黄土柔性双轴试验,分析不同孔隙率黄土的宏观力学特性,以及试样在双轴压缩过程中应变能的变化规律。研究结果表明,含水率对黄土强度影响较大,含水率越高,试样越容易破坏;增大初始孔隙率,黄土的变形和强度随之减小,应变能曲线表现为与应力-应变曲线相同的发展趋势。

基于核磁共振及分形理论预测非饱和土石混合体SWCC

【目的】土石混合体的物理力学特性与土—水特征曲线(SWCC)关系紧密,直接或间接测量SWCC费时耗力,且所得结果具有离散性,因此建立预测非饱和土石混合体SWCC的理论模型具有现实意义。【方法】采用NMR技术反演得到横向弛豫时间T_(2)图谱,将之转化为累计孔隙体积曲线,从而结合Young-Laplace′s理论及分形理论,以T_(2)为纽带建立起体积含水率与基质吸力的理论模型,并对模型进行验证。【结果】结果显示:土石混合体具有多重分形特征,对其进行分区研究,可由体积含水率与基质吸力在双对数坐标中的斜率换算得出不同孔隙半径范围内的分形维数;体积含水率与基质吸力的对数值存在强烈的线性关系,其相关系数均≥0.995;初始含水率与模型中的拟合参数具有线性关系,且相关系数均≥0.990,模型中的参数均可通过初始含水率进行求解。【结论】结果表明:模型预测结果与实测SWCC吻合程度较高,可以很好地应用于非饱和土石混合体的SWCC预测中。

干湿循环条件下黄土核磁共振T_(2)图谱定量分析与应用

为探究水分变化对重塑黄土孔隙结构的影响,对不同干密度的重塑黄土进行了不同次数的增湿-减湿循环试验,利用核磁共振技术测试不同循环次数下土体内部的孔隙结构。结果表明,重塑黄土的核磁共振T_(2)图谱呈双峰结构,即试样内部包含两种孔隙结构;干湿循环对黄土孔隙结构的变化有影响,不同干湿循环次数下孔隙结构呈不同的变化规律。最后基于T_(2)图谱中提取的定量参数,利用SDR渗透模型计算不同循环次数下重塑黄土的渗透率,从微观方面解释了渗透机制。

兰州黄土宏细观力学特性离散元模拟

黄土的宏观力学特性与其微观力学响应密切相关,为弥补室内试验无法直接测得土样微观参数的缺陷,通过黄土双轴数值试验研究,探究了黄土的宏细观力学特性。首先建立了柔性颗粒膜数值模型,颗粒间选用接触黏结本构关系,根据黄土三轴试验结果确定模型参数;然后通过黄土柔性双轴数值试验,分析了不同围压黄土的宏观力学特性及试样在双轴压缩过程中孔隙率、接触力分布等参数的变化规律。研究结果表明,增大围压使黄土强度随之增大,加载过程中试样内部孔隙率的分布和演化可以在一定程度上反映试样内部结构的变化,能够较为直接地体现出试样的变形规律;加载使颗粒间接触力发生变化,主要表现为接触力链由均匀分布转变为以轴向分布为主后发生偏转,组构图表现为各向异性,接触力表现出更强的变形功能。