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基于颗粒流的高填黄土明洞土拱效应分析及其影响因素研究
| 论文题名： | 基于颗粒流的高填黄土明洞土拱效应分析及其影响因素研究 |
| 关键词： | 高填土;黄土明洞;颗粒流软件;土拱效应;数值模拟 |
| 摘要： | 我国西北地区地处黄土高原。随着地区经济的发展以及国家近年来“一带一路”战略的实施，西北地区交通路网建设不断完善。交通线路穿越这些地区障碍的主要措施是削山填沟，由此高填黄土明洞应用越来越广泛。 目前对于高填方黄土明洞的研究较少，基于连续介质理论的分析主要集中在室内缩尺模型试验和有限元软件数值模拟。而实际上黄土是一种具有散粒体性质的非连续介质材料，利用连续介质理论的有限元软件对此进行研究与实际不符。为此，本文通过颗粒流软件进行数值模拟，分析得到相关结论如下: (1)利用双轴试验进行参数标定，通过建立颗粒集合体模型，不断调整颗粒间的接触参数，使其和宏观物理参数具有相同或相近的力学响应，以此来标定颗粒间的微观参数，得到适用于高填黄土明洞颗粒流模型的参数。 (2)通过无边坡高填黄土明洞颗粒流数值模型，分析得到明洞上方土压力和颗粒竖向位移变化规律，探讨了黄土粒径大小、填土压实度以及明洞截面形状对高填黄土明洞洞顶土压力和黄土颗粒竖向位移的影响。研究结果表明，对于无边坡高填黄土明洞，明洞洞顶不会出现土拱效应，且洞顶土压力模拟值大于理论计算值;相对于黄土粒径大小与填土压实度而言，明洞截面形状对明洞洞顶土压力影响较大。 (3)通过不同形式的有边坡高填黄土明洞颗粒流数值模型，分析得到土拱效应的形成和变化过程及明洞洞顶土压力和颗粒竖向位移变化规律，黄土性状、明洞截面形状、边坡角和槽宽比对土拱效应的影响。结果表明，影响土拱效应的因素众多，不同影响因素下土拱的形成方式及位置也不尽相同，对明洞洞顶土压力的影响也不同。上述几种影响因素中，明洞截面形状、边坡角和槽宽比对明洞土拱效应的影响最为显著。 (4)通过对有边坡和无边坡条件下高填黄土明洞土压力传递规律的对比分析，可以得到增设边坡有利于在明洞附近生成土拱，由于土拱效应的影响可有效分担明洞洞顶土压力，使明洞洞顶土压力小于理论计算值。 |
| 作者： | 张晓军 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 宁贵霞;李盛;赵录学 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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