Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЕСЧАНО- ГРАВИЙНЫХ ГРУНТОВЫХ СМЕСЕЙ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ PFC


https://doi.org/10.25296/1993-5056-2018-13-1-2-6-20

Полный текст:


Аннотация

Физико-механические свойства гравийных и песчаных грунтов, а также смесей, изготовленных на их основе, необходимо рассматривать с позиций теории дискретной среды — как сыпучих тел. В последнее время все большее внимание ученых привлекают исследования физико-механических свойств несвязных грунтов с помощью различных математических программ, созданных на основе теории дискретной среды. Статья посвящена рассмотрению вопроса создания модели несвязанных грунтов с заданными свойствами с учетом теории дискретной среды с использованием программы PFC. Она позволяет моделировать испытания сыпучих грунтов на сдвиг и оценивать влияние гранулометрического состава на величины угла внутреннего тренияи сцепления испытываемых грунтовых смесей. Применение программы PFC для изучения физико-механических свойств грунтовых смесей очень актуально и весьма эффективно. Разработана и обоснована методика создания, исследования и моделирования смесей песчаных и песчано-гравийных грунтов с заданными физическими и физико-механическими свойствами, основанная на применении положений теории дискретной среды с помощью программы PFC. В соответствии с этой теорией распределение напряжений в дисперсной системе зависит от ее гранулометрического состава. Установлено, что крупные частицы, составляющие «скелет» грунтовой смеси, при их содержании более 30% по массе в наибольшей мере ответственны за формирование поля напряжений в объеме грунта: передача контактных напряжений внутри грунтовых смесей при сдвиге или уплотнении нормальной равномерно распределенной нагрузкой происходит преимущественно через крупные («скелетные») фракции. При массовом содержании в смеси заполнителя меньше 30% контакты между частицами формируются преимущественно «скелетными» частицами. Если массовое содержание заполнителя превышает 30%, то постепенно развиваются контактные напряжения между соседними мелкими частицами, а также напряжения между «скелетными» и более мелкими частицами. При этом прочность песчано-гравийных смесей, оцениваемая углом внутреннего трения, уменьшается и стремится к прочности самого заполнителя.


Об авторах

В. А. Королев
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Россия

Доктор геолого-минералогических наук, профессор кафедры инженерной и экологической геологии геологического факультета 

г. Москва



Шэнжун Чжан
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Россия

Аспирант кафедры инженерной и экологической геологии геологического факультета 

г. Москва



Список литературы

1. Петтиджон, Ф.Д., 1981. Осадочные породы. Пер. с англ. С.Е. Алферова и др. Недра, М.

2. Chong Shi, De-jie Li, Kai-hua Chen, Jia-wen Zhou, 2016. Failure mechanism and stability analysis of the Zhenggang Landslide at the Yunnan Province of China using 3D particle flow code simulation. Journal of Mountain Science, vol. 13, issue 5, pp. 891–905. DOI:10.1007/s11629-014-3399-0.

3. Chong Shi, De-jie Li, Wei-ya Xu, Rubin Wang, 2015. Discrete element cluster modeling of complex mesoscopic particles for use with the particle flow code method. Granular Matter, vol. 17, issue 17, рp. 377–387. DOI:10.1007/s10035-015-0557-1.

4. Chong Shi, Jinzhou Bai, 2015. Compositional effects and mechanical parametric analysis of outwash deposits based on the randomized generation of stone blocks. Advances in Materials Science and Engineering, vol. 2015, article ID 863915, pp. 1–13. DOI:10.1155/2015/863915.

5. Cundall, P.A., 1971. A computer model for simulating progressive large scale movements in blocky rock systems. Int. Symp. On Rock Fracture, Proc., paper II-8, Nancy, France, 1971, рp. 129–136.

6. Cundall, P.A., Strack, O.D.L., 1999. Particle flow code in 2 dimensions. Itasca consulting group, Inc.

7. Li Shuang, Liu Yang, Wu Ke-jia, 2017. Exploring mesoscopic deformation mechanism of sand in direct shear test by numerical simulation using discrete element method. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, vol. 34 (4), рp. 104–110.

8. Liu Hai-tao, Cheng Xiao-hui, 2008. Discrete element analysis for size effects of coarse-grained soils. Rock and Soil Mechanics, vol. 30, рp. 288–292.

9. Liu Xing-ning, Shi Chong, 2014. Meso-mechanics research of direct shear test on outwash deposits with PFC method. Science Technology and Engineering, vol. 14, no. 36, рp. 108–114.

10. Lorig, L.J., Gibson, W., Alvial, J., Cuevas, J., 1995. Gravity flow simulations with the particle flow code (PFC). ISRM News Journal, vol. 3 (1), pp. 18–24.

11. Mishra, B.K., Mehrotra, S.P, 1998. Modeling of particle stratification in Jigs by the discrete element method. Minerals Engineering, vol. 11 (6), рp. 511–522. DOI:10.1016/S0892-6875(98)00033-8.

12. Potyondy, D.O., Cundall, P.A., 2004. A bonded-particle model for rock. International journal of rock mechanics and mining sciences, vol. 41 (8), рp. 1329–1364. DOI:10.1016/j.ijrmms.2004.09.011.

13. Tian Rui-xia, Jiao Hong-guang, 2011. Application status and analysis of dicrete element software PFC in mining engineering. Mining and Metallurgy, vol. 20, no. 1, рp. 79–82.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Королев В.А., Чжан Ш. МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЕСЧАНО- ГРАВИЙНЫХ ГРУНТОВЫХ СМЕСЕЙ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ PFC. Инженерная геология. 2018;13(1-2):6-20. https://doi.org/10.25296/1993-5056-2018-13-1-2-6-20

For citation: Korolev V.A., Zhang S. MODELING OF PHYSICAL-MECHANICAL PROPERTIES OF SAND-GRAVEL SOIL MIXTURES BY PFC-SOFTWARE. Engineering Geology. 2018;13(1-2):6-20. (In Russ.) https://doi.org/10.25296/1993-5056-2018-13-1-2-6-20

Просмотров: 102

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1993-5056 (Print)
ISSN 2587-8247 (Online)