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利用离散元方法对颗粒材料的细观力学特性研究, 目前确定数值计算模型的细观力学参数大多数通过反复调试获取, 效率低、可重复性差。本文采用开源的颗粒离散元程序LMGC开展了土体双轴压缩数值试验, 通过25组土体细观力学参数计算得到相应的宏观力学参数, 建立了BP人工神经网络反演系统。利用土体物理试验得到的土体宏观力学参数, 输入BP神经网络, 反演得到土体的细观力学参数。将所得细观力学特性参数输入所建立的土体数值计算模型, 得到土体破坏过程中的应力-应变关系曲线, 以及土体颗粒的力链图和旋转变形云图。所建立的土体数值试验模型能够较好地模拟土体变形破坏过程, 利用BP神经网络反演细观力学参数以及数值模型计算得到的土体宏观力学参数与物理试验吻合较好, 误差在10%左右, 土颗粒间力链云图以及旋转变形云图较好地揭示了土体变形破坏的机理。 相似文献
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文章针对环境污染日益严重,雨水对边坡稳定性影响也越来越严重的问题,提出边坡中水土作用理论,其定义为发生在边坡中水溶液与环境、固体表面、矿物颗粒、气体、生物以及深层地下水或土之间的各种物理化学作用,其中水溶液是一种主要媒介。简要分析边坡在降雨入渗过程中水土化学作用条件与作用类型,详细研究溶解与沉淀作用、交换与吸附作用、氧化还原作用、以及水解与络合作用等,分析水土化学作用对土的强度与变形特性起到强化或弱化作用。综合阐述土体性质、地质环境、雨水性质、人类社会活动等因素对水土化学作用可能造成的影响。 相似文献
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定量准确地描述滑坡水土作用体系中的复杂地球化学反应对于水化反应微观尺度的研究尤为重要。本文针对三峡库区石榴树包滑坡水土作用体系,选取Ca2+为特征作用离子,设计去离子水及pH=4、7、10的钙离子水溶液在土水质体比为1:5,水流速度20mL/min,室内温度17±2℃的条件下对滑坡土体进行30d室内循环饱水土柱试验。通过对实验测试数据的分析,利用PHREEQCE对试验中的水土化学作用进行反向地球化学模拟,探讨在Ca2+影响下发生的主要地球化学反应特征。结果表明溶液中Ca2+的存在抑制了对水土作用体系反应进程起着控制性作用的钙质胶结物的溶解及粘土矿物的生成,增强了土体表面的离子交换作用,胶结物的生成和胶结作用及离子交换作用使得土体孔隙变小,颗粒间变紧密,使得滑坡体更加趋于稳定。研究成果对研究三峡库区滑坡这一典型而特殊的水土作用体系的水土化学作用机理及过程具有重要的理论意义和实际应用价值。 相似文献
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提出了土坡在降雨入渗过程中水土化学作用理论,简要分析其作用类型,阐述其作用主控因素,系统研究其溶解与沉淀作用、交换与吸附作用、氧化还原作用、以及水解与络合作用等水土化学作用机理,同时分析水土化学作用对土的强度与变形特性起到强化或弱化作用。 相似文献
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基于数字图像相关法的砂土细观直剪试验及其颗粒流数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
砂土等天然颗粒材料具有的剪胀性、压硬性、各向异性等特殊力学性质受控于其内部的微细结构及其演化,如何利用试验与数值模拟等手段对砂土细观组构进行量化,对深入研究砂土变形机制尤为重要。基于数字图像相关方法的光学测量技术与土工试验相结合的新手段,通过对直剪仪的可视化改造,开发了能初步实现土体宏细观力学性状联合测量的“砂土变形细观瞬时光学测量系统”,并利用该系统对福建标准砂进行了室内细观直剪试验。随后进行了基于颗粒流软件PFC2D直剪数值试验,提取室内试验还难以获得的细观信息,作为对室内试验的补充。通过对宏观力学性质和位移场、应变场、颗粒定向、速度场、颗粒配位数和接触力链等细观的室内与数值试验结果进行剖析,探讨了砂土力学性质的细观机制。 相似文献
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桩的上拔承载性能的宏观力学现象与桩周土细观结构变化相关,应用细观力学的颗粒流（PFC2D）数值模拟方法对承受上拔荷载作用的桩基进行了分析,数值模拟了上拔荷载作用的桩及桩周土的细观力学特征,研究了桩侧摩阻力的分布、桩周土剪切带的形成过程,较好的再现了桩的荷载－位移关系的实验结果,并与宏观物理实物试验的位移实测结果作了对比分析。分析了土体中剪切带形成过程中的颗粒间的细观变化及其形成过程,当上拔荷载达到极限时,上拔桩的剪切带形成原因是密砂的应变软化效应;颗粒流数值模拟的颗粒接触力与实物物理试验桩侧摩阻力是同一的,数值模拟的荷载-位移曲线与实物物理试验的荷载-位移曲线一致;桩侧摩阻力、桩上拔过程中剪切带的形成过程、桩上拔荷载-位移关系与颗粒流数值模拟的颗粒分布、速度、接触力的细观参数的变化密切相关。桩承受荷载过程中土颗粒细观结构变化的颗粒流仿真,是关于细观力学特征与宏观力学响应的初步研究。 相似文献
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本文针对地基土变形模量变化影响地基沉降分析的问题。首先,从细观力学机理入手,引入本征应变的概念并利用Eshelby等效夹杂原理,研究土体细观结构与宏观性能之间的关系,建立了土体变形模量、土颗粒骨架变形模量与土孔隙率之间的关系模型。随后,针对地基变形的非线性特征,引进分级加载思想,建立了在初始地应力和附加应力作用下的地基土变形模量以及孔隙率的递推变化关系模型。然后,引进分层总和和分级加载思想以及增量广义虎克定律,建立了能反映地基土变形模量变化影响的地基沉降计算方法。该方法充分体现了地基沉降变形的非线性特征,不仅能反映变形模量变化对地基沉降分析的影响,还能有效避免地基沉降分析须采用地基土压缩试验曲线或地基静载试验曲线。最后,通过工程实例计算,并与现有同类方法进行比较分析,表明了本文方法的合理性与优越性。 相似文献
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MICP技术可以通过生成的碳酸钙将松散土颗粒胶结为具有一定强度的结石体,而碳酸钙的形貌、尺寸、晶型等均会直接影响到碳酸钙的自身性能及其在土体中的填充、胶结作用效果,继而影响固化土体的力学性能。在MICP加固不良土体相关研究的基础上,将从南方湿热地区土壤中分离得到的产脲酶细菌的突变株YB7应用至4种土的MICP室内灌浆试验,并结合扫描电子显微镜、能谱仪对比分析了各试样中碳酸钙的结晶现象,最后对突变菌YB7的灌浆试样开展直剪及单轴压缩试验,结合宏观力学特性与碳酸钙的细观生长特征分析,系统研究了该细菌加固土体的作用效应。结果表明：南方湿热区新型产脲酶菌加固不良土体具有可行性,但土体结构会对碳酸钙的生成情况造成影响,颗粒级配、矿物形貌适宜的土体中碳酸钙的生成效果更好,相应灌浆试样的胶结效果也更好。试样的力学性能受土的结构、碳酸钙的生长情况以及碳酸钙与土颗粒间的胶结效果共同影响。研究成果可为该技术的进一步推广应用提供研究基础。 相似文献
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地面沉降是苏锡常地区当前面临的最大地质灾害问题。本区的地面沉降具有两个特点:一是在时空上与 地下水开采密切相关;二是其形成主要为含水砂层的压密和顶、底板粘性土层的固结。针对地面沉降的研究多从 其宏观力学特性、水土耦合和建模等方面着手,而对土体在沉降变形过程中的结构变化研究不多,因而对土体在沉 降变形过程中的可逆和不可逆、非线性变形、弱透水层变形等的机理,还存在许多模糊认识。对此文章提出了相关 建议,主要包括:1)应系统地研究苏锡常地区第四纪土体各土层的细观和微观结构,弄清地面沉降区土体结构的演 化规律及其与抽、灌地下水、土体物性指标等之间的关系,建立土体沉降类型与土体结构演化之间的关系;2)应对 第四纪土体中的弱透水层开展系统研究;3)应从土体结构的角度,深入研究土体在排水和回灌过程中的可逆和不 可逆变形。 相似文献
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以特殊的紫红色土为研究对象,采取三峡地区黄腊石滑坡临江松散土进行室内饱水试验,根据能量最低原则建立热力学反应模型,通过线性规划求解,分析不同饱水环境下随时间积累过程中紫红色松散土矿物反应特征及规律。研究表明:松散土在不同溶液浸泡条件下化学反应类型不同,江水和弱碱性溶液中主要发生白云石矿物的溶解,自来水、纯水和弱酸性溶液中主要发生方解石矿物的溶解和Ca2+与K+的交换吸附。另外,不同浸泡环境中不同时间的水-土化学作用活跃程度明显差异,弱酸性溶液与松散土的化学反应在饱水1~7 d最为强烈,其他四种溶液与松散土的化学反应在饱水7~16 d最为强烈。饱水后期,不同溶液浸泡条件下的水-土化学作用都减弱并最终趋向于平衡。 相似文献
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基于土体细观结构的土质加固分类方法初步分析 总被引：3，自引：1，他引：2
目前的土质加固与地基处理技术,大都摒弃土体原有结构不用,或实施强力重新构造土体的结构,以耗费大量的能 量、费用为代价。基于土的细观结构,从加固体的力学特性以及加固土体的结构变化角度对地基处理类别进行三类划分、按 土体加固技术的实施路径进行二类划分,目的是更多地关注加固体与土的相互作用、重视土的结构作用。若能在加固时充分 利用土体的原有强度,在已有的土体结构形式上实施结构上的补强,在理论上将使能量使用更经济、从而节约工程造价,而且 将减少对环境的影响和扰动。 相似文献
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Xiu Yan Wang Jiang Chen Lin Sun Shuang Ping Han Yu Hong Fei Jin Zhe Wang Chang Li Liu Yun Zhang 《Environmental Earth Sciences》2011,64(8):2195-2201
The study on the relationship between the soilmass deformation and water seepage under certain stress in North China was conducted
through combined tests of the consolidation deformation and water seepage. The results showed that the actual deformation
of the clay soil under stress is greater than the deformation induced by the seepage. On average, the deformation induced
by seepage was about 60% of the actual clay deformation under stress. The actual deformation of sandy soil, however, is less
than the deformation induced by seepage. On average, the seepage-induced deformation was approximately 125% of the actual
sandy soil deformation. These results indicated that the sandy soil did not have complete plasticity. Clay had the highest
amount of water seepage and deformation, while silty soil, calcareous highly cemented clayed soil and sandy soil had less
water seepage and deformation. The underlying mechanisms were also discussed. The results of this study contribute to the
understanding of land subsidence mechanism and rough estimation of groundwater exploitation. 相似文献
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黄河大堤非饱和土土-水特性试验研究 总被引：15，自引：3，他引：12
模拟工程中非饱和土体的实际受力状态,利用改进的非饱和土三轴仪对黄河大堤非饱和土在不同围压条件下的土-水特性进行了试验研究。根据试验结果,分析了黄河大堤非饱和土体在外荷作用下土-水特征曲线及其变化规律。并对相应的土-水特征曲线模型进行了拟合,得出其拟合函数。根据土-水特征曲线可知,非饱和土的基质吸力随着土体所受周围压力的增大而减小,随着含水量的增大而减小;对于某一类土而言,在高含水量(含水量＞20 %) 时,土的基质吸力随含水量的变化较小,而在低含水量 (含水量≤20 %)时,土的基质吸力随含水量的变化较大。随着含水量的增加,非饱和土的工程性质向弱性变化。 相似文献
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滑坡体水-岩(土)作用是一种复杂的物理化学综合作用,影响坡体的稳定性,但关于目前水-岩(土)相互作用对地质灾害发生方面的影响研究仍较为薄弱。以贵州省鸡场滑坡为研究对象,分析滑坡区岩土体矿物组成和化学成分特征,结合区域内基岩裂隙水、大气降水的成分变化,利用主成分分析方法,研究鸡场滑坡水-岩(土)作用过程,并分析水岩演化作用对滑坡稳定性的影响。结果表明：(1)滑体内玄武岩的风化过程是一种机械破碎-矿物蚀变耦合的水-岩相互作用,发生在“微观-细观-宏观”3种尺度上;(2)选取前3个因子Z1、Z2、Z3(分别占总方差的49.365%、27.135%、15.092%)分析地下水的化学特征,主因子Z1反映了玄武岩原生矿物的溶蚀作用对地下水化学成分的控制作用,主因子Z2反映了地下水的蒸发作用与SiO2溶解度随pH变化的矿物沉淀作用,主因子Z3反映了地下水与岩(土)体间存在离子交换作用且主参与离子为Mg2+和K+ 相似文献
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贵州七星洞滴水的水文水化学特征及其意义 总被引：7，自引：0，他引：7
本文对贵州都匀七星洞9个滴水点进行厂为期1年的动态临测，结果显示滴水的物质组成直接源自于洞穴环境，即土壤和岩石。而大气降雨携带的物质成分较少。洞穴滴水的化学组成中元素含量变化主要由水运移过程中水-土、水-岩作用导致的岩石溶解-方解石沉淀过程所控制。QXD-1#、QXD-2#、QXD-6#、QXD-7#、QXD-8#由于水运移过程中经过的土壤较薄。水-岩作用对滴水化学特性的贡献略大。稀释作用发生在干旱条件下的QXD-2#滴水点，活塞作用在雨季对QXD-7#、QXD-9#滴水产生影响，在不同的季节，QXD-1#、QXD-3#、QXD-8#滴水点的滴率产生跳跃式变化。这些作用均受控于水的来源差异。所有这些过程对滴水点水化学产生影响但其效果较弱。滴水的Mg／Ca指示了大气降雨的变化，其值受控于洞穴顶板内水运移过程中水-土、水-岩作用下的水文地球化学过程即岩石的溶解、方解石沉淀过程及土壤物理、化学、生物学过程等。 相似文献