›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (1): 272-278.doi: 10.16285/j.rsm.2015.01.037

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沉桩过程中钙质砂颗粒破碎特性模拟研究

张家铭,邵晓泉,王霄龙,胡舫瑞,左鸿鹏   

  1. 中国地质大学(武汉)工程学院,湖北 武汉 430071
  • 收稿日期:2013-08-07 出版日期:2015-01-12 发布日期:2018-06-13
  • 作者简介:张家铭,男,1976年生,博士,副教授,主要从事海洋土力学等方面的教学与研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金资助项目(No. 41002104);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(No. CUG120112);2013年中国地质大学(武汉)教学实验室开放基金资助项目。

Discrete element simulation of crushing behavior of calcareous sands during pile jacking

ZHANG Jia-ming,SHAO Xiao-quan,WANG Xiao-long,HU Fang-rui,ZUO Hong-peng   

  1. Faculty of Engineering, China University of Geosciences, Wuhan, Hubei 430074, China
  • Received:2013-08-07 Online:2015-01-12 Published:2018-06-13

摘要: 基于二维离散单元法,对沉桩过程中钙质砂颗粒破碎情况进行了模拟。采用簇粒来模拟易破碎的钙质砂颗粒,并用形状与变形特性相同的聚粒单元来模拟不可破碎颗粒,对这两种单元特性进行对比,分析不同桩型的沉桩过程、桩周土体的力学响应、沉桩过程中钙质砂的颗粒破碎现象。结果表明:破碎颗粒将引起桩侧土体级配的重新调整,与桩体接触好于不可破碎土体;桩处于颗粒破碎的钙质砂中,其沉桩速度较快,对地基土扰动小于未发生颗粒破碎的情况;对于不同桩型、不同土层,桩体压入过程中,桩周土体应力场分布具有相似性;靠近桩端附近,土中水平应力和竖向应力急剧增大,形成应力核;同等条件下发生颗粒破碎的钙质砂地基土中,桩端应力峰值高于不可破碎土体。

关键词: 钙质砂, 挤土桩, 颗粒破碎, 离散元法, 细观分析

Abstract: Based on two-dimensional discrete element method, this paper simulates the calcareous sand particle of easily-crushed feature as a cluster cell. It uses the clump cells with the same shape and deformation characteristics to simulate the particles without crushing. The jacking processes for different types of pipe piles are simulated with the model to analyze the meso-mechanical behaviors and breakages of the calcareous sands. The results show that the particle breakage can cause the gradation readjustment, resulting in a better contact between the particle and the pile. The driving speed in calcareous sands is relatively fast. There is a smaller disturbance to the foundation soil. The stress field around the pile has the same tendency. The stresses near the pile tip increase dramatically and result in the formation of the stress nucleus. Under the same surrounding conditions, the horizontal and vertical stresses of crushable calcareous sands are obviously greater than those of the unbroken soil.

Key words: calcareous sands, soil compaction pile, grain breakage, discrete element method (DEM), meso-scopic analysis

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[1] 闫超萍, 龙志林, 周益春, 旷杜敏, 陈佳敏, . 钙质砂剪切特性的围压效应和粒径效应研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 581-591.
[2] 芮圣洁, 国振, 王立忠, 周文杰, 李雨杰, . 钙质砂与钢界面循环剪切刚度与阻尼比的试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 78-86.
[3] 李小刚, 朱长歧, 崔翔, 张珀瑜, 王睿, . 含碳酸盐混合砂的三轴剪切试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 123-131.
[4] 张晨阳, 谌民, 胡明鉴, 王新志, 唐健健, . 细颗粒组分含量对钙质砂抗剪强度的影响[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 195-202.
[5] 柴 维, 龙志林, 旷杜敏, 陈佳敏, 闫超萍. 直剪剪切速率对钙质砂强度及变形特征的影响[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 359-366.
[6] 胡明鉴, 崔 翔, 王新志, 刘海峰, 杜 韦, . 细颗粒对钙质砂渗透性的影响试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2925-2930.
[7] 张凌凯, 王睿, 张建民, 唐新军, . 考虑颗粒破碎效应的堆石料静动力本构模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2547-2554.
[8] 彭宇, 丁选明, 肖杨, 楚剑, 邓玮婷, . 基于染色标定与图像颗粒分割的 钙质砂颗粒破碎特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2663-2672.
[9] 孔宪京, 宁凡伟, 刘京茂, 邹德高, 周晨光, . 应力路径和干湿状态对堆石料颗粒破碎的影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2059-2065.
[10] 谌民, 张涛, 单华刚, 王新志, 孟庆山, 余克服, . 钙质砂压缩波速与物理性质参数关系研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2275-2283.
[11] 王蕴嘉, 宋二祥. 堆石料颗粒形状对堆积密度及强度影响的 离散元分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2416-2426.
[12] 曹 梦, 叶剑红, . 中国南海钙质砂蠕变-应力-时间四参数数学模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1771-1777.
[13] 王 胤, 周令新, 杨 庆. 基于不规则钙质砂颗粒发展的拖曳力系数模型 及其在细观流固耦合数值模拟中应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 2009-2015.
[14] 丁建源, 陈晓斌, 张家生, 刘怡吟, 肖源杰, . 基于对数几率回归模型的粗颗粒土颗粒 破碎过程演化研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1465-1473.
[15] 郭万里, 朱俊高, 钱 彬, 张 丹, . 粗粒土的颗粒破碎演化模型及其试验验证[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1023-1029.
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[1] 肖云华,王 清,陈剑平. 基于优化技术的权重计算方法在岩体质量评价中的应用[J]. , 2009, 30(9): 2686 -2690 .
[2] 张鸿飞,程效军,高 攀,周鑫鑫. 隧道衬砌空洞探地雷达图谱正演模拟研究[J]. , 2009, 30(9): 2810 -2814 .
[3] 范庆来,栾茂田,刘占阁. 软土中T型触探仪贯入阻力的数值模拟[J]. , 2009, 30(9): 2850 -2854 .
[4] 张安康,陈士海,杜荣强,魏海霞. 岩石类材料的能量基率相关弹塑性损伤模型[J]. , 2010, 31(S1): 207 -210 .
[5] 王小军,屈耀辉,魏永梁,杨印海,达益正. 郑西客运专线湿陷性黄土区试验路堤的沉降观测与预测研究[J]. , 2010, 31(S1): 220 -231 .
[6] 陈 瑜,曹 平,蒲成志,刘业科,李 娜. 水-岩作用对岩石表面微观形貌影响的试验研究[J]. , 2010, 31(11): 3452 -3458 .
[7] 李明超,王忠耀,刘 杰. 水库库岸滑坡体稳定性与三维可视化模拟分析系统研究[J]. , 2009, 30(1): 270 -274 .
[8] 赵延喜,徐卫亚. 基于AHP和模糊综合评判的TBM施工风险评估[J]. , 2009, 30(3): 793 -798 .
[9] 张其一,栾茂田. 复合加载情况下非均质地基上条形基础的极限承载力研究[J]. , 2009, 30(5): 1281 -1286 .
[10] 王俊卿,李 靖,李 琦,陈 立. 黄土高边坡稳定性影响因素分析 ——以宝鸡峡引水工程为例[J]. , 2009, 30(7): 2114 -2118 .