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離散元-有限差分跨尺度耦合下樁與土體穩(wěn)定性細(xì)觀數(shù)值分析

2021-11-28 13:10高濤陳云娟閆甫李艷龍劉效智王樂寧
計(jì)算機(jī)輔助工程 2021年3期
關(guān)鍵詞:數(shù)值模擬

高濤 陳云娟 閆甫 李艷龍 劉效智 王樂寧

摘要:為準(zhǔn)確分析樁體宏觀變形與周圍土顆粒細(xì)觀力學(xué)行為,采用離散元-有限差分的跨尺度耦合進(jìn)行樁和土體接觸過程中的穩(wěn)定性分析,研究樁下沉過程中周圍土體的細(xì)觀變形、應(yīng)力分布和樁體自身變化情況,通過FLAC3D建立樁和外部土體有限差分網(wǎng)格單元,對(duì)樁周圍側(cè)土體應(yīng)用PFC3D離散元建立土顆粒微觀結(jié)構(gòu)模型。研究結(jié)果表明:離散元與有限差分耦合方案能夠模擬樁周圍土體細(xì)觀力學(xué)行為;外部區(qū)域土體位移場(chǎng)呈包裹式C形對(duì)稱分布,應(yīng)力場(chǎng)以豎直應(yīng)力為主導(dǎo),離散元土顆粒接觸力鏈網(wǎng)格以樹根狀向周圍遞減削弱分布;樁彈性單元體下沉?xí)r,應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)均有分層現(xiàn)象,應(yīng)力場(chǎng)以壓應(yīng)力為主,但存在局部拉應(yīng)力即反彈現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞:多尺度耦合;樁;位移場(chǎng);應(yīng)力場(chǎng);接觸力鏈;數(shù)值模擬

中圖分類號(hào):TP391.99;TU473.11

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B

文章編號(hào):1006-0871(2021)03-0024-07

DOI:10.13340/j.cae.2021.03.005

Abstract:To?accurately?analyze?the?macro?deformation?of?pile?and?the?micromechanical?behavior?of?surrounding?soil?particles,?discrete?element-finite?difference?multi-scale?coupling?is?used?to?study?the?stability?analysis?of?the?pile?and?soil?in?the?contact?process,?and?then?the?micro-deformation,?stress?distribution?and?changes?of?the?pile?itself?during?the?pile?sinking?process?is?studied.?The?finite?difference?mesh?of?the?pile?and?the?external?soil?is?established?by?FLAC3D.?The?soil?particle?microstructure?model?of?the?soil?around?the?pile?is?established?by?PFC3D?discrete?element.?The?results?show?that?the?coupling?scheme?of?discrete?element?and?finite?difference?can?be?used?to?simulate?the?micromechanical?behavior?of?the?soil?around?the?pile.?The?soil?displacement?field?in?the?outer?region?is?symmetrically?distributed?in?a?"wrapped?C"?shape,?and?the?stress?field?is?dominated?by?vertical?stress.?The?soil?particle?contact?force?chain?mesh?is?gradually?weakened?and?distributed?in?the?shape?of?tree?roots.?While?the?pile?elastic?element?body?sinks,?the?stress?field?and?displacement?field?are?both?stratified,?and?the?stress?field?is?mainly?compressive,?but?there?is?local?tensile?stress,?that?is?rebound?phenomenon.

Key?words:multi-scale?coupling;pile;displacement?field;stress?field;contact?force?chain;numerical?simulation

0?前?言

我國(guó)很多地域的地層土質(zhì)狀況不穩(wěn)定,由于雜填土成分復(fù)雜且持力層較深等因素,解決建筑施工地基層面問題常利用樁的徑長(zhǎng)和自身強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),但施工過程主要依靠大量實(shí)踐衡量樁體的承載能力,樁下沉過程中底部土體的穩(wěn)定性很難監(jiān)測(cè),樁土之間的載荷傳遞機(jī)理也不夠完善。[1-3]

為進(jìn)一步了解樁土受力機(jī)理,已對(duì)其相互作用關(guān)系展開許多室內(nèi)試驗(yàn),但大多數(shù)室內(nèi)試驗(yàn)采取比例控制模型,成本花費(fèi)高、地質(zhì)情況單一,造成試驗(yàn)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)差異較大。因此,國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者采用數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行此類研究,并取得一些進(jìn)展。[4-6]周文龍等[7]應(yīng)用有限差分?jǐn)?shù)值軟件FLAC3D模擬樁體在復(fù)合地基情況下的自身沉降量和地表土體沉降,得到樁土在不同工況條件下應(yīng)力比,為實(shí)際工程確定最優(yōu)墊層厚度。邱瑞成等[8]對(duì)單樁進(jìn)行參數(shù)敏感分析,改變數(shù)值模型中黏聚力和內(nèi)摩擦角參數(shù),結(jié)果認(rèn)為黏聚力對(duì)計(jì)算結(jié)果影響較顯著,而內(nèi)摩擦角參數(shù)對(duì)結(jié)果影響基本可忽略。季璇等[9]應(yīng)用有限元MIDAS/GTS分析雙排樁支護(hù)過程中的變形情況,分析其水平位移和樁身彎矩,選取單排樁支護(hù)最佳優(yōu)化方案。李新偉等[10]從樁對(duì)土層影響的角度出發(fā),結(jié)合樁周圍土體應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng),分析施工過程中周圍土體的變形。劉文白等[11]應(yīng)用流離散元PFC2D模擬樁上拔過程中的土體承載力,研究樁周圍土顆粒細(xì)觀力學(xué)變化,分析樁上拔過程中土體結(jié)構(gòu)單元的變形情況,并與物理模擬試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,認(rèn)為顆粒流離散元軟件對(duì)工程模擬具有可靠性。

采用單一數(shù)值軟件對(duì)樁和樁周圍土體分析,樁和土體均為同一種計(jì)算原理,如有限元法、非連續(xù)性變形法、離散元法等,但實(shí)際上兩者結(jié)構(gòu)具有很大差異性,樁自身強(qiáng)度大、變形小,而土體性質(zhì)復(fù)雜且呈顆粒離散狀態(tài),因此從不同角度研究樁和土體性質(zhì)更為重要[12-13]。本文將FLAC3D和PFC3D進(jìn)行耦合,將土體松散不穩(wěn)定等特性定義為離散元體,樁體和周圍宏觀土層視為彈塑性材料,通過數(shù)值模擬分析樁體宏觀變形與周圍土顆粒細(xì)觀力學(xué)行為。

1?FLAC3D-PFC3D耦合理論基礎(chǔ)

1.1?耦合原理

在FLAC3D和PFC3D數(shù)值軟件相互耦合分析中,F(xiàn)LAC3D從宏觀上模擬連續(xù)區(qū)域內(nèi)介質(zhì)的力學(xué)行為,采用顯示拉格朗日算法和混合離散分區(qū)原理,運(yùn)用動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行求解計(jì)算,拉格朗日算法將大變形問題轉(zhuǎn)化為小變形本構(gòu)關(guān)系,通過離散集成方法求解應(yīng)力增量和不平衡力。PFC3D用于模擬細(xì)觀離散元顆粒的微觀力學(xué)行為,計(jì)算原理為顆粒間相互關(guān)系的離散元方法,顆粒間力的傳遞與顆粒變形通過二者接觸剛度(法向剛度和切向剛度)進(jìn)行計(jì)算,接觸剛度由強(qiáng)度參數(shù)(摩擦系數(shù)、黏結(jié)和抗拉強(qiáng)度)控制[14]。兩者相互耦合發(fā)生在域的接觸邊界上,不同域之間的相互關(guān)系主要借助Socket?O/I接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與交換,F(xiàn)LAC3D-PFC3D耦合計(jì)算原理見圖1。

1.2?耦合方案分析

為探討FLAC3D和PFC3D的相互耦合作用,模擬連續(xù)區(qū)域內(nèi)FLAC3D與離散介質(zhì)PFC3D中球、簇的相互作用,在邊界區(qū)域創(chuàng)建獨(dú)立的耦合體域,耦合體域使球、簇等結(jié)構(gòu)單元與實(shí)體單元相互作用,耦合體邊界采用WALL單元作為相互交換媒介。WALL單元是由點(diǎn)構(gòu)成三角形面區(qū)域的組成體,三角形區(qū)域位置可由時(shí)間函數(shù)確定,以此作為耦合邊界上的媒介體。因此,在耦合分析中,WALL單元必須與實(shí)體單元表面協(xié)調(diào)一致。

初步確立耦合邊界介質(zhì)后,通過媒介體傳遞和接受單元體力、速度等信息,形成區(qū)域通道內(nèi)的耦合邏輯(通過墻面接觸力、力矩確定三角面頂點(diǎn)處的等效力系統(tǒng))。確定耦合邏輯后定義相應(yīng)的耦合工作,即取接觸力和力矩與壁面,確定等效的力系統(tǒng)在面上的頂點(diǎn),這些力與剛度發(fā)送信息至媒介體區(qū)域,相關(guān)的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)和單元體接受媒介體傳遞的信息。數(shù)值模擬耦合中力的傳遞示意見圖2。

若沒有附加約束條件,式(14)和(15)構(gòu)成的欠正定方程組可能存在無(wú)數(shù)組解集??刂品匠滩]有提供明確的約束性質(zhì),因此欠正定方程組需得到一個(gè)特解,同時(shí)需要提供約束實(shí)體單元或結(jié)構(gòu)單元的額外約束條件,通過該額外約束條件確立欠正定方程組的等效系統(tǒng),等效系統(tǒng)需要的額外約束條件為

當(dāng)點(diǎn)OP外推三角形區(qū)域的節(jié)點(diǎn)和結(jié)構(gòu)單元觸發(fā)更新時(shí),其網(wǎng)格點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)能夠直接添加剛度屬性,即分別對(duì)FLAC3D于PFC3D設(shè)置實(shí)體單元的相關(guān)參數(shù),通過三角形區(qū)域這一介質(zhì)實(shí)現(xiàn)傳遞力與速度信息。

2?連續(xù)-離散耦合的樁與土體數(shù)值模擬

2.1?耦合模型建立

以FLAC3D軟件作為耦合計(jì)算方案的平臺(tái),通過設(shè)置軟件Load?PFC打開耦合開關(guān)系統(tǒng),建立的數(shù)值耦合模型主要包括樁和土體2個(gè)模塊,樁結(jié)構(gòu)體采用FLAC3D實(shí)體單元,下部土體分為2個(gè)模塊。外部土體采用FLAC3D實(shí)體單元作為“基床”,該實(shí)體單元利用有限差分?jǐn)?shù)值原理計(jì)算周圍大范圍土體,處理大變形,較真實(shí)反映材料實(shí)際的動(dòng)態(tài)行為,有效模擬外部土體隨時(shí)間、空間變化產(chǎn)生的系統(tǒng)相關(guān)問題。與樁周圍接觸的土體采用PFC3D離散元結(jié)構(gòu)體,離散元模型不僅不受變形限制,而且處理非連續(xù)性介質(zhì)力學(xué)問題更精確,符合實(shí)際土顆粒物理力學(xué)性質(zhì)。外部土體模型尺寸為15?m×10?m×8?m,土體單元采用FLAC3D中的Mohr-Coulomb計(jì)算模型,樁周圍局部土體區(qū)域范圍為5?m×5?m×5?m的?PFC3D顆粒(BALL),顆粒直徑分布區(qū)間為0.2~4.0?mm。為使樁的數(shù)值模型與施工現(xiàn)場(chǎng)更好吻合,樁局部直徑為0.6?m、高度為5?m,計(jì)算模型采用FLAC3D彈性體單元,整體系統(tǒng)數(shù)值計(jì)算模型見圖3。從多個(gè)不同單元體模型體現(xiàn)不同的物理性質(zhì)關(guān)系,可有效模擬土體結(jié)構(gòu)分離、變形等非連續(xù)特性,優(yōu)化分析土體與樁的細(xì)觀力學(xué)行為。

2.2?模型參數(shù)標(biāo)定

選取濟(jì)南開源路地區(qū)粉質(zhì)黏土力學(xué)參數(shù),按照現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)置模型參數(shù),在樁周圍局部土體單元設(shè)置線性接觸模型,對(duì)2種不同土體之間連接處設(shè)置WALL單元,作為FLAC3D有限差分網(wǎng)格與PFC3D離散元顆粒耦合的邊界。對(duì)于離散元計(jì)算模型的細(xì)觀參數(shù),可通過一系列三軸數(shù)值試驗(yàn)繪制不同圍壓強(qiáng)度下的莫爾強(qiáng)度包絡(luò)曲線,并進(jìn)行多次標(biāo)定計(jì)算,得到離散元模型細(xì)觀參數(shù),樁周圍土體離散元模型材料參數(shù)見表1。FLAC3D區(qū)域內(nèi)的材料參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定得到,樁周圍土體的材料參數(shù)見表2,樁體的變形模量為4.86?MPa,泊松比為0.15。

3?數(shù)值模擬結(jié)果分析

采用離散元(PFC3D)與有限差分(FLAC3D)耦合模擬樁與土體的接觸變形關(guān)系,主要通過模擬樁接觸土體顆粒,分析樁身和周圍土顆粒的應(yīng)力和變形情況。2種不同的單元體受力形態(tài)變化見圖4,可驗(yàn)證PFC3D與FLAC3D相互耦合的可行性。PFC3D顆粒流單元的應(yīng)力邊界傳遞至FLAC3D實(shí)體網(wǎng)格中,同一工況加載狀態(tài)下其應(yīng)力云擴(kuò)散性效果較為一致,PFC3D和FLAC3D的應(yīng)力云梯度基本相同,均無(wú)網(wǎng)格單元體或球顆粒單元因應(yīng)力傳遞問題導(dǎo)致應(yīng)力點(diǎn)集中現(xiàn)象,二者在邊界處具備耦合相互傳遞性能,說明邊界連接體單元WALL對(duì)顆粒程序和有限差分網(wǎng)格的融接性好,同時(shí)也證明Socket?O/I接口進(jìn)行計(jì)算數(shù)據(jù)傳輸與交換的可行性。

3.1?樁周圍外部有限差分模型土體變形特性

數(shù)值模擬加載后樁底周圍土體的水平位移場(chǎng)見圖5a。在樁加載下沉過程中,外部土體受到樁周圍土體傳遞應(yīng)力產(chǎn)生一定的位移,土體接觸面附近水平方向產(chǎn)生4個(gè)較為顯著的聚集性位移場(chǎng),最大位移量為3.3?mm。產(chǎn)生該現(xiàn)象主要原因是樁在下沉過程沖擊土體,造成樁周圍土體被迅速密實(shí)擠壓,產(chǎn)生沖擊力側(cè)壓現(xiàn)象,使水平位移云圖呈包裹式C形狀分布;坑底側(cè)土體在樁下沉擠壓作用下呈兩側(cè)包裹圓位移,但從縱向切片圖來看,底部較深處的一側(cè)土體位移并非連續(xù)的,該情況與現(xiàn)場(chǎng)土體位移監(jiān)測(cè)較為符合。樁體下沉受載非一點(diǎn)集中力,在樁的豎直方向集中力與土體接觸過程中,產(chǎn)生中心線偏離引起樁身彎矩力效應(yīng),使下部土體位移不是等距變化。

數(shù)值模擬加載后樁底周圍土體豎直方向的位移場(chǎng)見圖5b。位移場(chǎng)基本呈現(xiàn)法向散狀分布,土體沉降量自中心向四周減緩,樁底中心處土體壓縮位移量約為四周的2倍左右,局部最大位移達(dá)19?mm左右,但從豎直方向位移切片圖看,局部最大位移區(qū)域范圍較小,說明越靠近樁底端部,土體壓縮位移越大,豎直位移分布云圖也可以更好地表明對(duì)土體建模劃分的科學(xué)性,將土體壓縮量較大區(qū)域用離散元顆粒表示更能貼合實(shí)際施工狀態(tài)。

樁周圍外部土體應(yīng)力場(chǎng)變化云圖見圖6。

在外部上表層土體應(yīng)力場(chǎng)中,水平應(yīng)力場(chǎng)拉應(yīng)力和壓應(yīng)力對(duì)稱性分布,拉應(yīng)力區(qū)域面積遠(yuǎn)大于壓應(yīng)力區(qū)域,整體以拉應(yīng)力產(chǎn)生的土體變形為主導(dǎo),但最大壓應(yīng)力數(shù)值比拉應(yīng)力約大0.8?kPa;豎直應(yīng)力場(chǎng)中表面土體均為拉應(yīng)力且無(wú)壓應(yīng)力存在,主要原因是在樁豎向受載中,底部土體受壓引起上部土體產(chǎn)生被動(dòng)受拉效應(yīng),而在樁底部的土體中,水平應(yīng)力場(chǎng)呈現(xiàn)“兩壓一拉”現(xiàn)象,且壓應(yīng)力區(qū)域遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過拉應(yīng)力區(qū)域范圍。這說明同等時(shí)間段內(nèi)樁底中心處土體較周圍土體先壓縮固結(jié),周圍土層固結(jié)量小,但中心豎向載荷不斷增加,同一深度應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生改變。

3.2?樁周圍離散元模型土體變形特性

土顆粒的水平位移場(chǎng)和豎直位移場(chǎng)見圖7。由此可以看出,位移量之間的傳遞具有較好的銜接性,土顆粒位移基本與外側(cè)土體位移趨勢(shì)相同。離散元土顆粒水平位移量集中在土體表面兩側(cè),最大位移量局部相差2?mm左右,豎直方向位移呈現(xiàn)中間大兩邊小的形態(tài),顆粒位移遞減量約35?mm。

為進(jìn)一步研究土體位移過程中的細(xì)觀變化,提取離散元模型的土體速度矢量云圖,見圖8。

從2個(gè)方向的速度矢量場(chǎng)可知,水平方向的速度矢量運(yùn)動(dòng)軌跡基本與豎直位移場(chǎng)相同,豎直方向的顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡與其水平位移場(chǎng)相同。速度矢量場(chǎng)這一現(xiàn)場(chǎng)可解釋在上部樁載作用下,樁載壓縮土體導(dǎo)致水平方向的土體顆粒向中間靠攏,而中心處土體在樁直接壓縮下先固結(jié),因此周圍土顆粒向下位移產(chǎn)生拉應(yīng)力。這種運(yùn)動(dòng)軌跡符合豎直方向位移場(chǎng)中間大兩邊小的規(guī)律。

3.3?離散元模型土體細(xì)觀變形特性

通過離散元顆粒模型構(gòu)建樁周圍土體,能夠更好地從細(xì)觀角度分析顆粒間受力形態(tài)的變化。應(yīng)用FLAC3D與PFC3D耦合技術(shù)可得到接觸模型顆粒細(xì)觀接觸力,見圖9。顆粒與顆粒間通過接觸力鏈傳遞應(yīng)力和位移,接觸力鏈網(wǎng)格約35?000個(gè),其接觸力鏈相互連接形成交叉網(wǎng)格呈樹根狀分布,在樁體與顆粒接觸軸向處,這些接觸力鏈網(wǎng)格分布密集并向周圍散射。

樁底部豎向載荷的傳遞,使樁底側(cè)顆粒出現(xiàn)強(qiáng)度高但數(shù)量少的接觸力鏈網(wǎng)格。隨著深度的增加,高強(qiáng)接觸力鏈網(wǎng)格轉(zhuǎn)化為數(shù)目更多的低強(qiáng)度力鏈網(wǎng)絡(luò)。在高強(qiáng)度接觸力鏈網(wǎng)格周圍,水平方向的接觸力基本以拉應(yīng)力為主,但壓應(yīng)力出現(xiàn)最高峰值82.41?N;豎直方向的接觸拉應(yīng)力和壓應(yīng)力數(shù)量相同,但豎向接觸力鏈應(yīng)力值遠(yuǎn)大于水平方向,接觸應(yīng)力最大值為1.97?kPa。這說明樁體下沉中豎向應(yīng)力起主導(dǎo)作用。

接觸力鏈網(wǎng)格分布與應(yīng)力傳遞形態(tài)可揭示樁體下沉中土體的細(xì)觀特征,樁頂載荷通過樁身彈性體傳遞至樁底側(cè)土顆粒,傳遞的應(yīng)力以豎向應(yīng)力為主導(dǎo)作用,形成樹根狀接觸力鏈網(wǎng)格,其中心處土體固結(jié)速度大于周圍土體壓縮量,使周圍產(chǎn)生水平方向的接觸力鏈網(wǎng)格。這些水平方向接觸網(wǎng)格相對(duì)強(qiáng)度較低,從而對(duì)豎向接觸力鏈網(wǎng)格起到輔助支撐作用。若這些土顆粒無(wú)法對(duì)豎向接觸力鏈網(wǎng)格起約束作用,則會(huì)導(dǎo)致樁體下沉過程中出現(xiàn)力鏈坍塌錯(cuò)落現(xiàn)象,甚至引起樁體宏觀坍塌破壞;若接觸力鏈對(duì)豎向力鏈約束程度過強(qiáng),則會(huì)導(dǎo)致水平應(yīng)力集中,使土體表面出現(xiàn)隆起,導(dǎo)致原有土層破壞。

3.4?樁有限差分網(wǎng)格單元變形分析

應(yīng)用FLAC3D切片功能,將樁有限差分網(wǎng)格單元沿縱向作切片處理,得到樁單元不同方向的位移場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng),見圖10。樁身上半部分水平位移場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)保持相對(duì)均勻,主要原因是樁單元模型采用彈性體模型,該模型自身強(qiáng)度高、變形較為一致;下半部分樁體位移場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)不同,主要原因是土體產(chǎn)生的水平方向的束縛應(yīng)力和樁自身摩擦阻力,使樁下半側(cè)水平位移場(chǎng)呈相對(duì)擠壓的位移,豎直位移場(chǎng)具有明顯的層次階段變化,且越靠近樁底端部,位移場(chǎng)分布區(qū)域越聚集于角落。

因此,針對(duì)樁身各個(gè)部位網(wǎng)格單元進(jìn)行位移變化監(jiān)測(cè),結(jié)果見圖11。由此發(fā)現(xiàn),越靠近樁底端部,水平位移越小,樁的豎直方向位移變化越大,說明彈性體樁單元符合胡克變形準(zhǔn)則,彈性體變形基本以軸向?yàn)橹鲗?dǎo)作用,水平位移量變化主要是由于土顆粒間的接觸力鏈約束引起的。

圖10b說明樁身應(yīng)力場(chǎng)變化主要集中于樁底側(cè)單元區(qū)域,水平應(yīng)力場(chǎng)呈軸對(duì)稱分布形態(tài)。水平方向土顆粒間受接觸力鏈約束作用,豎直方向的應(yīng)力場(chǎng)上部為拉應(yīng)力作用,但拉應(yīng)力數(shù)值較下部壓應(yīng)力小(壓應(yīng)力最大值為238?kPa,是拉應(yīng)力近20倍),樁身上半部的拉應(yīng)力主要是自身在壓縮受力過程中發(fā)生的應(yīng)力回彈現(xiàn)象,因此上部出現(xiàn)較小的均勻拉應(yīng)力分布。

4?結(jié)?論

通過離散元-有限差分尺度耦合對(duì)樁與土體的穩(wěn)定性進(jìn)行細(xì)觀數(shù)值分析,得到以下結(jié)論。

(1)應(yīng)用離散元和有限差分原理進(jìn)行耦合計(jì)算,可實(shí)現(xiàn)PFC3D與FLAC3D數(shù)值模型耦合計(jì)算,其數(shù)值模型的位移場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)等變形傳遞在不同屬性單元中具有良好的融合性,為跨尺度耦合數(shù)值模擬提供參考。

(2)樁周圍外部土體位移場(chǎng)呈包裹式C形對(duì)稱性分布,豎直應(yīng)力場(chǎng)起主導(dǎo)作用,且約為水平方向應(yīng)力7倍;內(nèi)部離散元土顆粒位移場(chǎng)與外部土體基本一致,土顆粒的速度矢量場(chǎng)可解釋土顆粒在固結(jié)作用下的運(yùn)動(dòng)變化,其細(xì)觀接觸力鏈網(wǎng)格分布呈樹根狀并向周圍遞減,接觸應(yīng)力密集處為樁底部土體附近。

(3)對(duì)樁彈性體單元作切片處理可知,樁下沉應(yīng)力場(chǎng)和位移場(chǎng)有分層現(xiàn)象,應(yīng)力表現(xiàn)以壓應(yīng)力為主但有較小的拉應(yīng)力反彈現(xiàn)象,水平位移隨樁身增加而增加,而豎直位移則相反。

參考文獻(xiàn):

[1]?劉漢龍,?趙明華.?地基處理研究進(jìn)展[J].?土木工程學(xué)報(bào),?2016,?49(1):96-115.

[2]?STAHL?M,?KONIETZKY?H.?Discrete?element?simulation?of?ballast?and?gravel?under?special?consideration?of?grain-shape,?grain-size?and?relative?density[J].?Granular?Matter,?2011,?13(4):417-428.?DOI:10.1007/s10035-010-0239-y.

[3]?朱怡,?魏祥,?趙登堅(jiān).?樁體貫入大變形計(jì)算分析[J].?建筑結(jié)構(gòu),?2018,?48(S2):838-841.?DOI:10.19701/j.jzjg.2018.S2.171.

[4]?寇海磊,?張明義,?張吉坤.?層狀粘性土及砂土地基中靜力壓樁連續(xù)貫入的數(shù)值模擬[J].?工程力學(xué),?2012,?29(12):175-181.

[5]?HENKE?S.?Influence?of?pile?installation?on?adjacent?structures[J].?International?Journal?for?Numerical?and?Analytical?Methods?in?Geomechanics,?2010,?34(11):1191-1210.?DOI:10.1002/nag.859.

[6]?GAO?G,?MEGUID?M?A.?Effect?of?particle?shape?on?the?response?of?geogrid-reinforced?systems:insights?from?3D?discrete?element?analysis[J].?Geotextiles?and?Geomembranes,?2018,?46(6):685-698.?DOI:10.1016/j.geotexmem.2018.07.001.

[7]?周文龍,?劉玉柱,?王小鵬.?應(yīng)用FLAC3D分析確定碎石樁復(fù)合地基的褥墊層厚度[J].?施工技術(shù),?2014,?43(S1):76-78.

[8]?邱瑞成,?艾健森.?基于FLAC3D的單樁靜載模擬樁土接觸面參數(shù)敏感性研究[J].?路基工程,?2019(2):164-169.?DOI:10.13379/j.issn.1003-8825.2019.02.34.

[9]?季璇,?高全臣,?楊卓,?等.?H型雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)三維數(shù)值模擬分析與工程應(yīng)用[J].?施工技術(shù),?2016,?45(7):70-73.?DOI:10.7672/sgjs2016070070.

[10]?李新偉,?曾昌.?樁基礎(chǔ)施工對(duì)地層影響的三維數(shù)值模擬[J].?四川建筑,?2015,?35(1):95-97.?DOI:10.3969/j.issn.1007-8983.2015.01.036.

[11]?劉文白,?周健.?上拔荷載作用下樁的顆粒流數(shù)值模擬[J].?巖土工程學(xué)報(bào),?2004,?26(4):516-521.?DOI:10.3321/j.issn:1000-4548.2004.04.018.

[12]?譚鑫,?馮龍健,?趙明華,?等.?剛性基礎(chǔ)下筋箍碎石樁復(fù)合地基樁土應(yīng)力比計(jì)算模型[J].?中國(guó)公路學(xué)報(bào),?2019,?32(9):42-50.?DOI:10.19721/j.cnki.1001-7372.2019.09.004.

[13]?傅金陽(yáng),?謝佳偉,?房雅楠,?等.?EPB盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定性的PFC-FLAC耦合分析[J].?華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),?2019,?47(5):116-121.?DOI:10.13245/j.hust.190522.

[14]?石崇,?張強(qiáng),?王盛年.顆粒流(PFC5.0)數(shù)值模擬技術(shù)及應(yīng)用[M].?北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,?2018.

(編輯?武曉英)

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