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本文通过土工合成材料加筋土细观模型试验、FLAC2d数值模拟以及PFC2d颗粒流数值模拟,研究土工合成材料与土相对滑动时的土体位移和土颗粒运动方式。使之与宏观力学结果结合,来揭示两者相互作用的宏细观机理。
本文通过室内细观试验发现,在土工格栅拉拔过程中,砂颗粒出现两种运动方式。一种砂颗粒始终对于格栅静止,另外一种砂颗粒在初始阶段相对于格栅向右侧滑动,后半段时间由相对滑动变为相对转动。这两种砂颗粒运动方式决定了土工格栅横肋阻力的大小,进而影响土工格栅剪应力的大小。此外,直剪试验中,土工格栅上方绝大部分砂颗粒都产生了不可忽视的位移,进而导致土工格栅的剪应力明显高于拉拔试验中得到的结果。
在数值模拟方面,本文采用了FLAC2d和PFC2d两款计算软件,研究发现FLAC模拟由于受限其计算网格单元的连续性,从而使得模拟得到的位移、变形等几何结果以及其形成的细观机理与实际结果存在较大差异。而PFC模拟的结果中则很好的给出了各项细观参数结果,并且还进一步发现,模型箱内的全部砂颗粒在拉拔试验中都会产生位移,但是远远小于筋土界面的砂颗粒位移,因而在土工格栅的剪应力中反映不出来。