岩土二维真实细观数值分析方法研究

《岩土二维真实细观数值分析方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第３８卷第２期湖北大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．３８Ｎｏ．２２０１６年３月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｕｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）Ｍａｒ．，２０１６文章编号：１０００２３７５（２０１６）０２０１４８０５岩土二维真实细观数值分析方法研究１，２３１１王伟，吴昊，何培玲，胡爱宇（１．南京工程学院建筑工程学院，江苏南京２１１１６７；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＷｉｓｃｏｎｓｉｎ⁃Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ５３２１１ＵＳＡ；３．南京工业大学浦江学院，江苏南京２

2、１１８１６）摘要：分析岩土细观应力特征，通过Ｏｓｔｕ’ｓ类判别法对水泥土初始状态细观图像进行二值化处理，经灰度形态学算子“腐蚀”、“闭合”运算，得到表征水泥土细观结构特征的二值图像．然后通过边缘检测，几何矢量化转换成有限元软件识别的矢量图，形成水泥土二维真实细观有限元模型．利用多孔弹性本构关系进行数值分析，结果表明：该研究揭示水泥土细观真实应力、变形的全场变化规律；定量分析水泥土的细观非线性力学特征，体现水泥土强度和变形的细观机理．关键词：水泥土；真实细观模型；数字图像处理；数值模拟中图分类号：ＴＵ４３文献标志码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００⁃２

3、３７５．２０１６．０２．０１１Ｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅ２Ｄａｃｔｕａｌｍｅｓｏ⁃ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｓｏｉｌ１，２３１１ＷＡＮＧＷｅｉ，ＷＵＨａｏ，ＨＥＰｅｉｌｉｎｇ，ＨＵＡｉｙｕ（１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ＮａｎｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１１６７，Ｃｈｉｎａ；２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＷｉｓｃｏｎｓｉｎ⁃Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，Ｍｉｌｗａｕ

4、ｋｅｅ５３２１１，ＵＳＡ；３．ＰｕｊｉａｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，ＮａｎｊｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１１８１６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｓｔｒｅｓｓｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｓｏｉｌｍｅｓｏ⁃ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｔｈｅｍｅｓｏ⁃ｉｍａｇｅｃａｐｔｕｒｅｄｂｅｆｏｒｅｌｏａｄｉｎｇｏｎｔｈｅｃｅｍｅｎｔ⁃ｓｏｉｌｈａｌｆ⁃ｃｙｌｉｎｄｅｒｓａｍｐｌｅｈａｓｂｅｅｎｐｒｏｃｅｓｓｅｄｂｉｎａｒｉｌｙｕｓｉｎｇｔｈｅＯｓｔｕ’ｓｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｎｇｒｅｙｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｏｐｅｒａｔｏｒｓ

5、ｓｕｃｈａｓ“ｅｒｏｓｉｏｎ”ａｎｄ“ｃｌｏｓｉｎｇ”ａｌｓｏｈａｖｅｂｅｅｎｐｅｒｆｏｒｍｅｄｏｎｔｈｅｂｉｎａｒｙｉｍａｇｅ，ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｂｏｕｔｓｏｉｌｐａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄｖｏｉｄｓｔｈａｔｆｏｒｍｔｈｅｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙｏｆｔｈｅｇｅｏｍａｔｅｒｉａｌｉｎｔｈｅｉｍａｇｅａｒｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ．Ｂｙｔｈｅｅｄｇｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｖｅｃｔｏｒｔｒａｎｓｆｏｒｍａｒｅｕｓｅｄｔｏａｃｑｕｉｒｅｔｈｅｖｅｃｔｏｒｉｚｅｄｄｉｇｉｔａｌｉｍａｇｅｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｉｎｐｕｔｄｏｃｕｍｅｎｔｆｏｒｔｈｅｆｉ

6、ｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｓｏ，ｔｈｅｓｏｉｌａｃｔｕａｌｍｅｓｏ⁃ｍｏｄｅｌｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｔｈｅＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ．Ｕｓｉｎｇｔｈｅｐｏｒｏｕｓｍｅｄｉａｔｈｅｏｒｙ，ｗｅｃａｒｒｙｏｕｔｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗ：１）ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｅｓｏ⁃ｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｃａｎｒｅｖｅａｌｔｈｅａｃｔｕａｌｍｅｓｏｓｔｒｅｓｓａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆｓｏｉｌ．２）ｔｈｅｍｅｓｏ⁃ｎｏｎｌｉｎｅａｒ

7、ｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｓｏｉｌｓａｍｐｌｅａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙｗｈｉｃｈｅｍｂｏｄｙｔｈｅｍｅｓｏ⁃ｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｂｏｕｔｃｅｍｅｎｔ⁃ｓｏｉｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｅｍｅｎｔ⁃ｓｏｉｌ；ａｃｔｕａｌｍｅｓｏ⁃ｍｏｄｅｌ；ｄｉｇｉｔａｌｉｍａｇｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ０引言岩土宏观力学性能在很大程度上受其细观结构控制，表现出的各种变形和强度特性是其内部各要素共同作用的结果．因此，对细观结构演化规律的研究有利于对岩土材料微细观应力场和变形场变