复合地层盾构刀盘掘进速率及受力特性分析

为探究复合地层中盾构刀盘的掘进速率及受力特性,基于连续-非连续单元法（CDEM）,建立盾构-岩土体这一完整系统的数值计算模型。通过在CDEM中引入简单有限体积法、虚拟质量法、单元溶蚀算法等系列算法,实现盾构刀盘掘进全过程的三维模拟。建立5种刀盘面花岗岩占比的刀盘破岩数值模型,并对不同刀盘面花岗岩占比下的刀盘进尺、掘进速率、平均转矩、平均倾覆力矩等进行详细分析。数值模拟结果表明： 1）在某一特定复合地层中掘进时,随着掘进时间增加,刀盘进尺基本呈线性增大的趋势,但进尺曲线中平缓段及速升段交替循环出现; 2）刀盘面花岗岩占比由0增大至100%,掌子面处拉伸破坏单元增加,剪切破坏单元减少,且刀盘的掘进速率呈指数衰减趋势,掘进速率降低88.7%; 3）刀盘面花岗岩占比由0增大至100%,平均转矩值逐渐增大,增大比例为117.5%,平均倾覆力矩值则呈现先增大后减小的趋势,且在花岗岩占比为50%时最大。     

不同加载方式下土石混合体抗压强度的规律性研究

土石混合体的非均匀性决定了其在等应力(柔性)以及等位移(刚性)两种加载方式下的力学性能的不同。基于CDEM软件及块石随机生成算法,分别采用等应力和等位移两种加载方式,对土石混合体的单轴压缩进行了数值分析,得到了不同加载方式下土石混合体单轴抗压强度随含石率的变化曲线。结果表明:1)土石混合体等应力加载的抗压强度较等位移加载的抗压强度低,且随着含石率的增加,两者差异逐渐增大;2)两种加载方式下,土石混合体的单轴抗压强度随着含石率的增加而增加,且含石率超过30%后强度增加速率加快;3)随着含石率的增加,土石混合体的宏观应力应变曲线呈现强化趋势。     

基于CDEM的高桩码头承载力数值模拟

主要采用基于连续介质的离散元方法(CDEM)对高桩码头结构进行数值模拟.对CDEM方法在结构分析中应用验证可行的基础上,采用随机网格的方法对不规则抛石棱体进行模拟,根据实际的高桩码头建立数值计算模型,分析了其在不同加载条件下承载力的大小,得出码头结构破坏以及破坏程度的临界荷载.同时提取结构关键点的位移,将其与相对应的不同的加载等级进行详细分析,得出了破坏前后不同的直线型与抛物线型增长方式,为海洋工程结构的设计与分析提供了有价值的参考.