砂土
關(guān)注創(chuàng)建者：長江學(xué)渣 創(chuàng)建時間：2020-08-22
砂土的視頻教程
建模+后處理：ABAQUS基于CEL算法的砂土靜力觸探貫入分析
使用ABAQUS有限元軟件，利用CEL流固耦合算法計算了砂土的探針貫入模型，還原了清華大學(xué)的《靜力觸探貫入機理的數(shù)值模擬研究》碩士論文第3張模型，模型分為兩個分析步，首先地應(yīng)力平衡，然后是探針貫入模擬，分析了砂土的變形受力情況。 PS：模型計算量很大（與原文同尺寸），可學(xué)習(xí)完方法重新建立小尺寸模型。
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鋼板樁圍堰施工階段分析（上）
擬建立鋼板樁圍堰，基坑26m*14m，深10m，采用兩道支撐圍囹進(jìn)行支護，底層為基巖，鋼板樁埋深較淺，地面標(biāo)高120m，地下水標(biāo)高115m，兩道支撐標(biāo)高分別為118m、113m，地面以下鋼板樁埋深范圍內(nèi)為砂土、卵石層和泥巖等。
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砂土的實例教程
當(dāng)循環(huán)次數(shù)增大，砂土剛度衰減系數(shù)迅速降低，瞬態(tài)彈性模量隨之減小，土體呈現(xiàn)軟化趨勢，編譯的USDFLD子程序能較好地實現(xiàn)循環(huán)承載工況下砂土地基的剛度衰減。
6. 結(jié)語
砂土地基因其循環(huán)承載下特有的軟化現(xiàn)象，采用常規(guī)的有限單元分析方法很難得到較合理的解答。本次研究基于大型通用有限元軟件Abaqus的計算內(nèi)核，采用FORTRAN計算機語言編寫了砂土地基中海上風(fēng)電基礎(chǔ)通用的USDFLD子程序，通過引入砂土的剛度衰減系數(shù)將砂土的瞬時彈性模量與循環(huán)次數(shù)聯(lián)系在一起，能較好地實現(xiàn)循環(huán)承載工況下砂土地基的變形累計與剛度衰減，并得到以下重要結(jié)論：
（1） 循環(huán)承載工況下砂土的軟化現(xiàn)象會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形隨循環(huán)次數(shù)的增大而迅速提高，設(shè)計時需慎重考慮其影響。
（2） 砂土剛度衰減模型是分析砂土地基循環(huán)承載工況的有效方法，采用FORTRAN編譯的USDFLD子程序有較好的準(zhǔn)確性和通用性。
（3） 砂土剛度衰減模型實現(xiàn)的關(guān)鍵是對材料積分點應(yīng)力張量的處理和循環(huán)次數(shù)的判定，由Abaqus求解器傳遞到USDFLD子程序內(nèi)的計算參數(shù)能滿足二次開發(fā)程序的所有輸入需求。
（4） 剛度衰減系數(shù)K是二次開發(fā)程序的本質(zhì)參數(shù)，其計算公式內(nèi)的參數(shù)b1，b2對K值影響較大，建議相關(guān)學(xué)者開展相應(yīng)的土力學(xué)研究探求其具體規(guī)律。
計算機配置：
CPU:Intel(R) Core(TM) i7-10750H CPU @ 2.60GHz 2.59GHz(11核)
內(nèi)存：32GB
計算耗時：
大直徑單樁基礎(chǔ)：9h
負(fù)壓筒基礎(chǔ)：12h
導(dǎo)管架基礎(chǔ)：25h
展開 所有的土在載荷作用下會產(chǎn)生彈性沉降, 對于一個在應(yīng)力分布影響區(qū)內(nèi)，由砂土支撐的地基，通常只需考慮彈性沉降。砂土的彈性沉降比粘土大，而且砂土的沉降基本上瞬時完成(Immediate Settlement)。在過去70多年里，已經(jīng)發(fā)展了多種預(yù)測砂土(cohesionless soil)彈性沉降的經(jīng)驗方法。這些方法都是基于現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù),例如標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗SPT、圓錐貫入試驗或稱靜力觸探試驗CPT等得出的，不過只能針對規(guī)則形狀的載荷，如矩形和圓形進(jìn)行估算，對于不規(guī)則形狀的荷載或路堤，沒有解決方案。同時假設(shè)荷載是剛性的，所以沉降在荷載區(qū)域的每個地方都一樣。
2 彈性沉降估算方法
文獻(xiàn)中有許多估算砂土彈性沉降的方法，總的來說可分為如下三類：
(1) 實測結(jié)構(gòu)沉降方法。這些方法通過標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(SPT)或靜力觸探試驗(CPT)的結(jié)果與實測沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸，從而得出預(yù)測沉降，例如Terzaghi and Peck(1948,1967)、Meyerhof(1956,1965)、DeBeer and Meyerhof(1956,1965)、Martens(1957)、Hough(1969)、Peck and Bazaraa(1969)以及Burland and Burbidge(1985)。
(2) 半經(jīng)驗方法。這些方法結(jié)合了現(xiàn)場實測沉降數(shù)據(jù)和理論分析。這些研究包括Schmertmann(1970)、Schmertmann等人(1978)、Briaud(2007)以及Akbas and Kulhawy(2009)所作的工作。
(3) 彈性理論方法。使用彈性模量和泊松比進(jìn)行估算。
Settle3(Version 5.012 – 8/13/2021) 包含了如下5種經(jīng)驗方法，估算圓形載荷和矩形載荷作用下的沉降。
展開 ABAQUS CEL (例7) 3D模擬巖土靜力觸探(CPT)貫入砂土
一、模型背景
1) 3D模擬CPT貫入砂土全過程，為土體大變形模擬；
2) CPT錐角為60度，貫入速度為0.02m/s，貫入深度為10米;
3) 土本構(gòu)采用摩爾庫倫模型，以模擬CPT貫入砂土時土的應(yīng)力應(yīng)變行為。
二、模型的建立
利用軸對稱性，土層和CPT都只建立90度模型：
模型全貌
CPT的錐尖
CPT與土層初始位置
三、模擬的效果
初始狀態(tài)
CPT貫入土層中
CPT貫入時的土體應(yīng)變分布圖
CPT貫入時的土體應(yīng)力分布圖
CPT貫入時的砂土速度場流動分布圖
展開 碾壓法和夯實法是常用的地基處理方式，碾壓法是采用碾壓、振動壓實機械，如壓路機、振動壓路機、推土機、羊足碾等機械，來回反復(fù)碾壓、震動使地基土密實、強度提高、壓縮性降低，從而使地基得到處理的一種密實方法。
本文主要針對于砂土碾壓法進(jìn)行建模，建模步驟主要分為兩步，首先生成一個比較松的砂土地基。之后在砂土地基上生成一個碾輪，并讓其來回滾動，使得砂土加密。
先看一下地基的生成方式，為了使研究結(jié)果比較好，這里的砂土沒有經(jīng)歷過成樣、預(yù)壓然后自重，而是直接生成帶有摩擦系數(shù)的顆粒，在自重下沉降。
展開 LS-DYNA FEM-DEM砂土侵徹 ￥251
<p><span style="color: rgb(25, 27, 31);">基于LS-DYNA軟件，采用FEM-DEM耦合算法構(gòu)建剛體彈體侵徹砂土，其中砂土采用DEM構(gòu)建，彈體采用FEM構(gòu)建，本模型難點如下：</span></p><p>（1）FEM-DEM接觸界面力的輸出</p><p>（2）FEM-DEM耦合穿透如何解決</p><p>（3）DEM接觸力理論的理解</p><p><br></p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202604/attachment/b74a5a63ecac444f85b59dfc96a5ff2f.png" style="display: inline-block;" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202604/attachment/b74a5a63ecac444f85b59dfc96a5ff2f.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202604/attachment/b74a5a63ecac444f85b59dfc96a5ff2f.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202604/attachment/b74a5a63ecac444f85b59dfc96a5ff2f.png?
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砂土的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
砂土的最新內(nèi)容
<p>采用LS-DYNA軟件，通過SPH-DEM耦合算法構(gòu)建彈體侵徹砂土模擬，其中SPH為彈體，DEM為砂土，</p><p>主要難點如下：</p><p>（1）SPH炸散問題</p><p>（2）DEM顆粒間穿透</p><p>（3）SPH-DEM耦合理論</p><div contenteditable="false" width="100%"><jsk id="C_Playf0bb79713c1171f1805c4531959c0102
<p><span style="color: rgb(25, 27, 31);">基于LS-DYNA軟件，采用FEM-DEM耦合算法構(gòu)建剛體彈體侵徹砂土，其中砂土采用DEM構(gòu)建，彈體采用FEM構(gòu)建，本模型難點如下：</span></p><p>（1）FEM-DEM接觸界面力的輸出</p><p>（2）FEM-DEM耦合穿透如何解決</p><p>（3）DEM接觸力理論的理解</p><p><br></p><
，由于土體與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜耦合，其建模、分析、記錄等極難操作，加之公開的資料較少，使得研究該方向的研究生浪費了極多時間；</span></li><li><span style="color: rgb(25, 27, 31);">因此，本案例提供了一個詳盡的TCL腳本，用于模擬國外公開的液化砂土場地樁基振動臺試驗，結(jié)果表明所建立的模型能夠合理復(fù)現(xiàn)實驗結(jié)果。
而對于砂土，水位上升導(dǎo)致的孔隙水壓力的突然增大，有可能引起土體的液化。這都會使邊坡穩(wěn)定性大幅降低。
（4）降雨對邊坡坡面沖蝕。當(dāng)降雨強度大于入滲強度時，坡面會產(chǎn)生下流水力沖刷。沖蝕導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的機理為：濺蝕—面蝕—細(xì)溝沖蝕—淺溝沖蝕—崩塌—滑坡。降雨及其形成的坡面流是沖蝕的動力來源。
[9]蔣明鏡,廖優(yōu)斌,劉蔚,等.考慮膠結(jié)強度正態(tài)分下砂土力學(xué)特性離散元模擬[J].巖土工程學(xué)報,2016,38(增刊2):1-6.
離散元模擬方法
4.1離散元數(shù)值試樣的生成方法
4.1.1單元試樣模型生成方法
4.1.2邊值問題（場地）模型生成方法
4.1.3連續(xù)—非連續(xù)耦合模型生成方法
4.1.4復(fù)雜顆粒形狀的模擬方法（Rblock方法、Clump方法）
4.2接觸模型選擇與參數(shù)標(biāo)定
4.2.1離散元接觸模型的選擇原則—12個內(nèi)置模型
4.2.2接觸模型參數(shù)的標(biāo)定方法與參數(shù)意義—以膠結(jié)顆粒材料（巖石、膠結(jié)砂土等
離散元模擬方法
4.1離散元數(shù)值試樣的生成方法
4.1.1單元試樣模型生成方法
4.1.2邊值問題（場地）模型生成方法
4.1.3連續(xù)—非連續(xù)耦合模型生成方法
4.1.4復(fù)雜顆粒形狀的模擬方法（Rblock方法、Clump方法）
4.2接觸模型選擇與參數(shù)標(biāo)定
4.2.1離散元接觸模型的選擇原則—12個內(nèi)置模型
4.2.2接觸模型參數(shù)的標(biāo)定方法與參數(shù)意義—以膠結(jié)顆粒材料（巖石、膠結(jié)砂土等
離散元模擬方法
4.1離散元數(shù)值試樣的生成方法
4.1.1單元試樣模型生成方法
4.1.2邊值問題（場地）模型生成方法
4.1.3連續(xù)—非連續(xù)耦合模型生成方法
4.1.4復(fù)雜顆粒形狀的模擬方法（Rblock方法、Clump方法）
4.2接觸模型選擇與參數(shù)標(biāo)定
4.2.1離散元接觸模型的選擇原則—12個內(nèi)置模型
4.2.2接觸模型參數(shù)的標(biāo)定方法與參數(shù)意義—以膠結(jié)顆粒材料（巖石、膠結(jié)砂土等
其土壤組成為81%的非粘性砂土（直徑約0.74 mm）和19%的粉質(zhì)土和粘土。為了觸發(fā)溢流，在距離堤壩上游端20米的地方預(yù)留了一個最初的缺口，深0.5米，波頂寬3米，底部寬1米。主河道流入流量逐漸增加到約80 m3 /s，最終在缺口位置達(dá)到溢出所需的水位。測量數(shù)據(jù)包括缺口處的水位流量過程，以及由加速度傳感器觀測到的決堤寬度變化過程。
圖1：實驗案例示意圖。
（4）滅火方法：可用霧狀水、泡沫、砂土滅火。
