深海能源土宏观力学性质离散元数值模拟分析.pdf

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1、第35卷第1期Vo1．35No．12013年1月Jan．2013深海能源土宏观力学性质离散元数值模拟分析蒋明镜27肖俞，朱方园(1．同济大学土木学院地下建筑与工程系，上海200092：2．同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海200092)摘要：首先，引入笔者等[16-17】所提出的微观胶结模型用以反映能源土颗粒之间水合物微观胶结接触力学特性：其次，采用C++语言将模型程序化，建立同商业软件PFC2D的程序接口，将模型引入离散单元法中：然后，通过简化计算方法确定胶结宽度随水合物浓度的变化规律，进而确定水合物微观胶结参数；最后，根据所确定的胶结参数，针对不同水合

2、物浓度试样进行能源土宏观力学特性离散元双轴试验模拟，并从应力应变、体积应变、水合物对能源土弹性模量岩的影响等方面与Masui等【4】所进行的能源土室内三轴试验进行对比分析。结果表明：所选择胶结模型及微观胶结参数能有效反映深海能源土宏观力学规律；能源土峰值强度、弹性模量均随水合物浓度增加而增加，体积膨胀随水合物浓度土一的增加越来越显著。关键词：深海能源土；微观胶结模型；离散单元法工中图分类号：TU43文献标识码：A文章编号：1000—4548(2013)01—0157—07眦作者简介：蒋明镜(1965一)，男，教授，博士生导师，同济大学特聘教授，日本学术振兴会(JsP

3、S)外籍研究员，加拿大程和英国两站的岩土工程出站博士后，主要从事天然结构性黏土、砂土、非饱和土的宏、微观试验、本构模型和数值分析方面的研究以及土体渐进破坏分析，并从事相关的教学工作。E—mail：mingjing．jiang@mail．tongii．edu．ca。学．要Numericalsimulationofmacro-mechanicalpropertiesofdeep-sea报methanehydratebearingsoilsbyDEMJIANGMing-jing一，XIAOYu一，ZHUFang．yuan'(1．DepartmentofGeotechnic

4、alEngineering，CollegeofCivilEngineering，TongiiUniversity,Shanghai200092，China；2．KeyLaboratoryofGeotechnical&UndergroundEngineeringofMinistryofEducation，TongjiUniversity,Shanghai200092，China)Abstract：First，themicro-bondcontactmodelproposedbyJiangeta1．isemployedtodescribemicro-bondcontac

5、tmechanicalpropertiesofhydratebetweenmethanehydratebearingsoilparticles．Second，inordertointroducethemodeltotheDEMcommercialsoftwarePFC，aprograminterfaceisestablishedbyusingC++toprogramthemode1．Third，basedonthesaturationofhydrate，cementedwidhisobtainedthroughasimplifiedmethod,andmicrobo

6、ndparametersaredetermined．Finally,basedonthemicroparametersofmethanehydrate，manybiaxialtestswithdiferenthydratecontentsarecarriedouttosimulatethemechanicalpropertiesofthesoil．Inaddition，comparisonsaremadebetweentriaxialexperimentalobservationsdonebyMasuieta1．andnumericalsimulationfroma

7、spectsofstress-strain，volumetricstrainandelasticmodulusofthesoil．Theresultsshowthatthemacro-mechanicalpropertiesofdeep-seamethanehydratebeatingsoilsarereflectedreasonablybyusingtheselectedbondcontactmodelandmicrobondparameters，thatthepeakshearstrengthandelasticmodulusofdeep—seaenergy