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加筋风积砂强度和变形特性的有限元分析

作　者: 许健
导　师: 刘霖
学　校: 内蒙古工业大学
专　业: 岩土工程
关键词: 加筋土风积砂数值模拟有限元土工格栅
分类号: TU441.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 53次
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内容摘要

我国西北部沙漠分布广泛,其地貌多为风积砂构成的固定、半固定及活动性沙丘。风积砂作为地基土,易发生剪切破坏,地基承载力较低。针对风积砂土的特点,采用土工格栅作为加筋材料对风积砂土进行加固。土工格栅作为加筋材料,与风积砂土产生摩擦作用,扩散土体的应力,限制土体的侧向位移,从而提高土体的强度和稳定性。本文针对风积砂土特殊的物理力学性质,采用加筋技术提高风积砂土体的抗拔和抗压强度。详细整理风积砂的室外原型实验和室内模型实验数据,将加筋土与素土作比较,以探讨加筋风积砂的强度和变形特性,分析加筋机理。对实验成果进行更深入的分析从而得到加筋风积砂地基的应力分布、竖向沉降和变形规律。分别建立加筋和未加筋三维模型,利用有限元分析软件ABAQUS对加筋和未加筋风积砂在承压和上拔两种不同情况下分别进行有限元分析,研究加筋和未加筋风积砂在承压和上拔情况下变形和应力的发生、发展,并与室内模拟试验、现场实测结果进行对比。结合相关资料及有限元数值模拟结果,对加筋风积砂的强度和变形特性进行分析研究。再次印证土工格栅作为加筋材料可以提高风积砂土体的抗拔和承压能力,限制扩展基础风积砂地基的变形。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-10
  1.1 研究课题的目的和意义  7-8
  1.2 论文研究的主要内容、方法和技术路线  8-10
    1.2.1 研究内容  8
    1.2.2 研究方法  8-9
    1.2.3 技术路线  9-10
第二章土工合成材料的应用和加筋机理探讨  10-21
  2.1 土工合成材料加筋土的定义及发展  10-13
    2.1.1 土工加筋技术的定义  10
    2.1.2 土工合成材料加筋土的发展  10-11
    2.1.3 土工加筋土结构的特点  11-13
  2.2 土体加筋机理的讨论  13-19
    2.2.1 加筋机理  13-14
    2.2.2 Juran 加筋理论  14-19
  2.3 土工格栅的应用情况  19-20
    2.3.1 土工格栅的应用  19
    2.3.2 土与土工格栅的相互作用  19-20
  2.4 本章小结  20-21
第三章加筋风积砂的试验研究  21-33
  3.1 国内外加筋土的试验研究  21-24
    3.1.1 国外加筋土试验方面的研究  21-22
    3.1.2 国内加筋土实验方面的研究  22-24
  3.2 加筋风积砂的基本物理、力学性质  24-25
    3.2.1 风积砂土的基本物理力学性质  24-25
    3.2.2 土工格栅的基本规格及试验指标  25
  3.3 现场原型试验和室内模型试验简介  25-27
    3.3.1 现场原型试验简介  25-26
    3.3.2 拉拔摩擦试验  26-27
  3.4 加筋风积砂土体承压试验  27-29
    3.4.1 试验概况  27-28
    3.4.2 试验结果与分析  28-29
  3.5 加筋风积砂土体上拔试验  29-32
    3.5.1 试验概况  29-30
    3.5.2 试验结果与分析  30-32
  3.6 本章小结  32-33
第四章有限元建模与数值模拟  33-60
  4.1 加筋土有限元分析概况  33-36
    4.1.1 加筋土有限元分析的发展  33-35
    4.1.2 ABAQUS 在岩土工程中的本构模型及应用  35-36
  4.2 风积砂及加筋风积砂的计算模型  36-42
    4.2.1 风积砂应力应变关系的模拟  36-39
    4.2.2 计算参数  39-40
    4.2.3 建模  40-41
    4.2.4 格栅与风积沙土界面相互作用模拟  41
    4.2.5 单元选取及网格划分  41-42
  4.3 数值模拟结果分析  42-56
    4.3.1 上拔荷载作用下的土中应力分布  42-49
    4.3.2 下压荷载作用下土中应力和位移分析  49-53
    4.3.3 不同荷载作用下竖向应力和位移分析  53-56
  4.4 原型试验模拟  56-59
  4.5 本章小结  59-60
第五章结论与展望  60-62
  5.1 结论  60-61
  5.2 建议  61-62
参考文献  62-65
致谢  65-66
作者简介  66
攻读硕士学位期间发表的论文  66

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