软土流质流变特性的精细数值模拟分析

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1、工程硕士学位论文软土流质流变特性的精细数值模拟分析作者姓名单宏祥工程领域建筑与土木工程校内指导老师谷任国副研究员校外指导老师熊玉春高级工程师所在学院土木与交通学院论文提交日期2018年4月FineNumericalSimulationAnalysisonLiquidRheologicalPropertiesofSoftSoilADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ShanHongxiangSupervisor：Prof.GuRenGuoSouthChinaUniversi

2、tyofTechnologyGuangzhou,China分类号：TU4学校代号：10561学号：201521006889华南理工大学硕士学位论文软土流质流变特性的精细数值模拟分析作者姓名：单宏祥指导教师姓名、职称：谷任国副研究员申请学位级别：工程硕士学科专业名称：岩土工程研究方向：地下结构论文提交日期：2018年4月15日论文答辩日期：2018年6月1日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：房营光委员：潘泓郭典塔摘要随着现代社会经济的不断发展，城市的大规模的建设让软土的工程特性越来越受到重视，其中软土的流

3、变特性给工程造成的问题颇多，很多学者投入到软土的流变学的研究当中。本文将引起土体流变的物质称为流变相物质，相关学者通过各种试验等形式对流变相物质进行了研究，探讨流变相物质对土体流变特性的影响，本文通过数值模拟，并对比相关室内试验数据，论证当流变相物质分布具有一定均匀性时，土体的流变特性只与流变相物质的性质和比例有关，而与流变相物质的形状和分布形式无关。本文开展的研究工作和取得的成果主要有如下几点：（1）研究流变相物质的形状、分布均匀性、角度和排列方式对土体流变特性的影响。将流变相物质在土体里面的分布特点和形状作为可变因素在一维压缩的情况

4、下进行模拟并与实验结果对比，认为流变相物质在相同含量和参数下，分布达到一定均匀程度时，其形状和分布特点不影响土体的流变特性。（2）研究流变相物质含量占比对流变特性的影响。仅改变流变相物质所占总体体积的比例，通过数值计算我们发现，流变相物质的含量对土体的流变特性影响较大，同一条件下，流变相物质所占比例越大，土体粘滞系数越小，整个蠕变阶段流变特性更加明显。（3）研究流变相物质的属性对流变特性的影响。改变流变相物质的材料参数弹性模量和蠕变参数m，从模拟结果得出，流变相物质达到一定均匀性时，仅弹性模量会影响到不同应力水平作用下的加速蠕变阶段，但

5、基本不影响最终粘滞系数；仅改变蠕变参数m会影响高应力水平作用下的加速蠕变阶段，同时改变土体的粘滞系数。关键词：软土；流变相物质；数值模拟；流变特性；时间-应变曲线；粘滞系数IAbstractWiththedevelopmentofmodernsocialeconomy,Theengineeringcharacteristicsofsoftsoilarebeingpaidmoreandmoreattentionbecauseofthelarge-scaleconstructionofthecity.Therheologicalproper

6、tiesofsoftsoilcausemanyproblemstoengineering,somanyscholarshaveinvestedintherheologicalresearchofsoftsoil.Inthispaper,thematerialwhichcausestherheologyofsoiliscalledtherheologicalphasematerial.Manyscholarshavestudiedtherheologicalphasematerialthroughvariousexperiments,an

7、ddiscussedtheinfluenceoftherheologicalphasematerialontherheologicalpropertiesofthesoil.Throughnumericalsimulationandcomparisonofrelevantindoortestdata,itisdemonstratedthatwhenthedistributionoftherheologicalphasematerialhasacertainuniformity,therheologicalpropertiesofthes

8、oilareonlyrelatedtothepropertiesandproportionsoftherheologicalphasematter,buthavenothingtodowiththeshap