不同介质接触面单元切向劲度系数的敏感性分析

接触面单元作为一种非连续介质单元,常用于模拟两种不同介质之间非连续变形,其切向劲度系数对数值模拟计算结果带存在很大的影响。为了研究接触单元切向劲度系数对防渗墙应力、变形的影响,以沙湾水电站厂房基坑为研究对象,引入土体的邓肯-张非线性材料本构关系及Goodman接触面模型,通过周边泥皮接触面单元切向劲度系数的不同取值,采用有限元法研究了不同切向劲度系数条件下防渗墙的变形与应力分布规律,计算结果表明:当切向劲度系数的降低时,防渗墙上的压应力及拉应力均明显降低,从而改变防渗墙结构受力状态,减小了在岩层交界处的应力突变现象,有助于防渗墙力学性能的充分发挥和提高防渗墙的安全性。

钢土接触面位移与强度特性直剪试验

利用改进的直剪仪对不同密实度(40%、55%、70%、85%)的粗粒土与不锈钢毛坯板之间接触面进行直剪试验,研究粗粒土与钢板接触面之间的接触力学特性以及粗粒土相对密实度对其影响规律。结果表明:粗粒土与钢板之间的接触面在达到剪切破坏前,剪应力与剪切位移之间近似呈线性关系。接触面的抗剪强度及切向劲度系数均随着粗粒土相对密实度的增大而增大,相对密实度由40%增至85%时,接触面的黏聚力平均增大41.8%,内摩擦角平均增大35.4%;切向劲度系数ks平均增加11.2%。接触面法向应力σn从100kPa增加到800kPa的过程中,切向劲度系数ks平均增加40.3%。基于试验结果找到切向劲度系数ks与法向应力σn和相对密实度Dr之间的关系,提出ks-σn-Dr经验关系式,建立了具有简单形式的接触面本构模型。