红砂岩路基强夯处理大变形数值模拟方法与效果分析

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1、红砂岩路基强夯处理大变形数值模拟方法与效果分析王桂尧I,胡振南1匡希龙Z(1.长沙理工大学湖南长沙410076;2.湖南省高速公路管理局湖南长沙410001;3.湖南交通职业技术学院湖南长沙410004)摘要：本文采用显示动力有限元程序LS-DYNA建立强夯三维模型，对强夯的动力响应进行了数值模拟，研究了强夯作用下红砂岩碎石土路堤的应力应变变化规律，得到了强夯后土体的应力场、位移场，并通过与现场试验结杲进行对比分析，研究分析了强夯加I古【红砂岩路基的作用机理及有关夯击参数的取值方法。关键词：强夯；Ansys/Ls

2、—Dyna；红砂岩；Drucker-Prager模型；Mohr-Coulomb模型。NumericalSimulationandExperimentReseachaboutImprovingRed-sandstoneEmbankmentbyDynamicCompactionWANGGuiyao1,HUZhennan2,KUANGXilong1(1.ChangshaUniversityofScience/Technology,Changsha410076;2.AdministrationBureauofHunanE

3、xpressway,Changsha410001;3.HunanCommunicationPolytechnic,Changsha410004)Abstract:Thepaperestablish3DFEMmodelaboutimprovingred-sandstoneembankmentbydynamiccompaction.Thenumericalsimulationofwholedynamicprocessiscarriedoutandthecoutoursofdisplacement&stressareo

4、btainedwithexplicitdynamicfiniteelementprogramAnsys/Ls-dyna.Theresultsshowtheorderlinessofstress&strainwhicharcquiteconsistantwiththeexperimentresults・Themechanismofimprovingred-sandstoneembankmentviadynamiccompactionaswellashowtodeterminecompactionparameters

5、arealsoanalyzed.Keyword:Dynamiccompaction;Ansys/Ls-Dyna;Red-sandstone;Drucker-Pragermodel;Mohr-Coulombmodel・1引言强夯涉及的是地基土在冲击力作用下的动态响应问题，其复杂性决定了夯击过程分析难以用常用的解析方法推证，而必须借助各种数值方法。⑴吴铭炳⑵、梁志荣⑶、李本平⑷等采用相关联的广义Mises模型或加卸载双线性模型，利用动力有限元法对强夯问题进行了较为细致的研究；帅方生、钱家欢乐创等采用加权余量法导出弹性

6、振动问题的边界积分方程，并将其应用于边界元解强夯问题，该法主要适用于均质地基，但同时存在弹性介质假定的不足；孔令伟⑺针对强夯边界接触应力和沉降特性，利用积分变换和传递矩阵法对其进行了专门研究，其结果与边界元法、有限元法计算结杲有可类比性，但仍假设为弹性成层地基。上述方法都是基于小变形问题假定而发展出来的，对夯击过程屮夯坑附近产生很大地基土破坏区域的情况，上述方法都不是很适合。蒋鹏山将强夯本构关系引入到大变形问题，建立了大变形物理方程，编制了大变形强夯动力有限元程序，对考虑大变形条件下强夯加固过程进行了定量分析，但

7、采用的是加卸载双线性模形，英本构关系在确定的时步上是线弹性的。随着计算机技术的迅速发展，许多大型有限元软件已成为能处理连续介质和场问题的强有力数值计算工具。Ls-Dyna程序是一种采用Lagrange数值方法的显式动力学有限元计算软件，适用于大变形动力响应分析。它通过引入沙漏控制和人工体积粘性来克服网格畸变引起的计算困难，使得这种程序可以解决碰撞大变形问题叫本文采用显示动力有限元程序LS-DYNA,针对红砂岩碎石土路基建立强夯三维模型，对强夯的动力响应进行了数值模拟，针对强夯作用下红砂岩碎石土路堤的应力应变变化规

8、律进行了研究。2ANSYS/LS-DYDA控制方程1引言强夯涉及的是地基土在冲击力作用下的动态响应问题，其复杂性决定了夯击过程分析难以用常用的解析方法推证，而必须借助各种数值方法。⑴吴铭炳⑵、梁志荣⑶、李本平⑷等采用相关联的广义Mises模型或加卸载双线性模型，利用动力有限元法对强夯问题进行了较为细致的研究；帅方生、钱家欢乐创等采用加权余量法导出弹性振动问题的边界积分方程