资源描述：
《干砂强夯动力颗粒定向细观颗粒流探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、干砂强夯动力颗粒定向细观颗粒流探讨 摘要:通过引进和开发二维颗粒流程序,基于相似理论建立了可以模拟砂土地基强夯加固的细观颗粒流模型,结合小比尺室内细观模型试验,从颗粒细观力学角度入手对干砂在强夯冲击加固过程中的颗粒定向特性进行了数值模拟。结果表明,数值模拟结果与试验结果具有较好的一致性,实现从细观角度揭示干砂强夯动力微观加固机理,研究工作为今后砂土强夯加固宏细观机理研究提供了一条新的思路。 关键词:强夯;干砂;颗粒流;颗粒定向 1引言 强夯法已成为软弱地基特别是砂性土地基最为常用的加固措施之一。强夯加固地基就是利用巨大的冲击能量,在地基中产生极
2、大的冲击波和动应力,使地基土体产生密实或动力固结,从而达到改善地基工程特性的目的[1-7]。但至今强夯加固法的研究仍然处于半理论、半经验状态之中,理论严重滞后于实践是不容质疑的事实。目前,学术界普遍认为强夯加固存在三种理论:(一)动力固结理论;(二)波动理论;(三)微观结构理论。 到目前为止,传统解释强夯加固机理的“微观理论观点”仍然是人们基于一系列理论方法推导假设而来,在学术界和工程界普遍被人们认为是正确的,但至今也没有很好的方法从微观的角度上来阐述和证明它,依据很多 3.2颗粒长轴定向性分布规律 在进行颗粒长轴定向性分布规律分析时,根据强夯的一般影响范围对冲
3、击荷载影响较为强烈的区域进行统计,为了能够与室内模型试验结果进行对比,首先对锤底1D~2D(D为锤径,下同)范围内的颗粒长轴与水平方向的夹角进行统计,其次,我们对锤底2D~3D,以及3D~4D范围内的颗粒也进行统计,共设置8个分析区域,统计区域的具体位置见图6,图7为局部颗粒放大图。 3.2.1区域1统计结果分析 图8为不同击数下统计区域1内的颗粒数目,可以看出经过6次冲击后,落入该区域的颗粒数目从468个增加到550个,颗粒数目增加了82个,表明该区域(深度范围在1D~2D)之间的土体在冲击荷载的作用下随着击数的增加不断地被密实,颗粒之间的孔隙明显减小,土体得
4、到了明显的加固。 图9分别为冲击前和冲击六次后的颗粒长轴定向性演化玫瑰花图,可以看出,冲击前位于0°~10°和170°~180°这两个区间的颗粒数目之和为37个,一击后位于这两个区间的颗粒数目之和为96个,落入90°~160°之间的颗粒数目在第一次冲击后颗粒明显减小。随着击数的增加,颗粒长轴落入0°~10°和170°~180°的颗粒数目不断增加,到6击后,这两个区间的颗粒数目之和达到了133个,比冲击前增加了96个,而落入70°~160°之间的颗粒数目仍然在不断减少。表明该区域的颗粒在冲击荷载的作用下颗粒长轴与水平方向的夹角逐渐趋于零,即颗粒的长轴趋于水平向分布,颗
5、粒的长轴定向性分布规律相当明显。 3.2.2区域2统计结果分析 图10为不同击数下统计区域2内的颗粒数目,经过6次冲击后,落入该区域的颗粒数目从462个增加到507个,颗粒数目增加了45个,表明该区域(深度范围在2D~3D之间)的土体在冲击荷载的作用下随着击数的增加也在不断地被压密,颗粒之间的孔隙明显减小,土体得到了明显的加固,但是相对区域1来说,该区域在6击后颗粒增加的数目小于区域1的,即该区域的加固程度要稍弱于区域1的。下面的定向性规律更能说明这一点。 图11为冲击前和冲击六次后的颗粒长轴定向性演化玫瑰花图,可以看出,冲击前位于0°~10°和170~180
6、°这两个区间的颗粒数目之和为50个,一击后位于这两个区间的颗粒数目之和为73个,这一增加量的数目是小于区域1的,随着冲击次数的增加,落入0°~10°和170°~180°这两个区间的颗粒数目也在不断增加,落入90°~160°区间的颗粒数目在不断减少,到第六击后,落入0°~10°和170°~180°区间的颗粒总数目为105个,相比冲击前增加了55个(这一数目也小于区域1),表明该区域(2D~3D)土体在冲击荷载作用前后颗粒的长轴仍然出现了明显的定向分布规律,但定向性程度较区域1要稍弱一些。 3.2.3区域3统计结果分析 图12为不同击数下区域3内的颗粒数目变化情况,
7、可以看出在冲击荷载的作用下颗粒数目发生了明显的增加,其原因是该区域位于3D~4D之间,该区域跨越粒径差别较大的两种颗粒,详见图5.53所示,所以该区域内的初始状态的颗粒数目明显小于区域1和区域2的。在冲击荷载的作用下,位于该区域内的颗粒会向下运动,导致该区域下部的大粒径颗粒不断移出该区域,其上面的小粒径颗粒不断从该区域的上部移入,这一过程的发生造成了该区域的颗粒数目发生了明显的增加。 图13为冲击前和冲击六次后的颗粒长轴定向性演化玫瑰花图,可以看出,冲击前位于0°~10°和170°~180°这两个区间的颗粒数目之和为35个,一击后位于这两个区间的颗粒数目之和为
