自钻式原位剪切旁压模型试验颗粒流模拟.pdf

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1、JournalofEngineeringGeology工程地质学报1004—9665／2012／20(5)一0855—07自钻式原位剪切旁压模型试验颗粒流模拟：I：张亚飞①徐光黎①申艳军②胡焕忠①(①中国地质大学岩土钻掘与防护教育部工程研究中心武汉430074)(②西安科技大学建筑与土木工程学院西安710054)摘要基于颗粒流理论思想，应用PFC程序对自钻式原位剪切旁压模型试验(SBISP)进行了仿真模拟。以室内模型试验为基础，建立数值模型，模拟了自钻式原位剪切旁压试验加载过程，通过与SBISP试验曲线对比，验证了数值模型的有效性，分析了复杂加载条件下探头周围土体的位移发展模

2、式和细观力学响应。数值试验结果表明，随着剪切应力的逐级施加，中间区域颗粒的位移量不断增大，并且位移矢量的方向性也更加显著，在第五级剪切应力作用下，受影响区域位移矢量形状为一倒锥形；而且剪切应力变化与探头摩擦系数有关，当摩擦系数达到某一值时，剪切应力一位移曲线不再发生变化。关键词自钻式原位剪切旁压仪颗粒流复杂加载细观特性中图分类号：TU45文献标识码：APFCNUMERICALSIMULATIoNoFSELF．BoRINGIN—SITUSHEARPRE．SSUREMETERMoDELTESTZHANGYafei①XUGuangli①SHENYanjun②HUHuanzhong①

3、((~EngineeringResearchCenterofRock—SoilDrillingandExcavationandProtectionnfofEducation，Wuhan430074)((~SchoolofArchitectureandCivilEngineering，XianUniversityofScienceandTechnology，Xi。n710054)AbstractTheself-boringin-situshearpressuremetermodeltestissimulatedbyparticleflowtheoryandPFC(Particl

4、eFlowCodeinthreeDimensions)program．Basedonindoormodeltest，anumericalmodelisformedinPFC．TheloadingprocedureofSBISPtestissimulated．Acomparisonbetweennumericalandexperimentalresultsshowsreasonableagreement．Thedisplacementdevelopmentmodeandmesomechanicsresponseofsoilgrainsa-roundtheprobearestud

5、iedundercomplexloadingconditions．Thenumericalresultsshowthatthedisplacementofparticlesincentralareaincreasewiththeshearstressimposedstepwise，andthedirectionofdisplacementvectorismoresignificanttoo．Theshapeofdisplacementvectorininfluenceareaisareverseconeunderthefifthgradeshearstress．Themagn

6、itudeofshearstressdependsonthefrictioncoefficientoftheprobe，theshearstress—sheardis—placementcurveisnolongerchangeswhenitreachesacertainvalue．KeywordsSelf-boringin—situshearpressuremetermodeltest，Particleflow，Complexloading，Mesoscopicchar—aterstje收稿日期：2012—05—15；收到修改稿日期：2012—06—27．基金项目：国家自然

7、科学基金资助项目(41072218)．第一作者简介：张亚飞，主要从事土体原位测试方面研究工作．Email：zhangyafei0011l@163．COB856JournalofEngineeringGeology工程地质学报20121引言自钻式原位剪切旁压试验(SBISP)是一种综合超旁压试验(测定变形模量)，与直剪试验(测定抗剪强度)一种组合试验方法。与之前的试验方法相比，它可以同时直接测出土的变形与抗剪强度参数，具有传统测试方法无法比拟的优势。自钻式掘进成孔，能够尽可能的减少对周围土体的扰动。特别适