基于细观模型的遗址土特性研究

发布时间：2023-05-10 19:32

　　河南地处中原,作为中华文化的发源地及政治文化的中心,历史遗迹众多。四季分明的气候特征引起遗址本体处于周而复始变化的环境中,在外界变化环境作用下土遗址的病害不断发生,并呈现非线性发展演化。相对于砖石遗址,土遗址组成材料强度较低且所处环境复杂,土遗址的保护研究始终是遗产保护领域内的难点和重点。因此,正确分析土遗址变形机制及劣化机理是当前的首要任务。为此,本文通过室外调研、室内试验、理论分析与数值模拟相结合的方法,对中原区域部分遗址土进行宏细观分析。基于细观结构接触模型,对遗址土劣化进行较为系统的探讨。主要研究内容如下:(1)参照《土工试验方法标准》进行遗址土的基本力学性能试验,对中原地区新郑门遗址、蔡国故城遗址、新乡卫辉共城遗址三个地区遗迹进行测试。试验中针对不同含水率、不同初始孔隙比、不同应力条件的遗址土样进行了宏观力学性能研究。对其基本物理性质、化学元素、基本力学性质及不同围压下的应力应变关系进行检测分析。(2)利用电镜观察细观结构及颗粒形态分布,以灰度图像阀值为媒介,区别于普通二维层次的土体孔隙率求解方式,改用三维层面更加精确的求解细观土样中土体孔隙率及细观尺度下的颗粒占比,讨论了土...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 选题的背景及意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 土遗址的研究现状
        1.2.2 宏观劣化的机理研究
        1.2.3 细观尺度下的土体研究
    1.3 本文的研究内容及技术路线
2 遗址土的基本性能
    2.1 蔡国故城遗址中遗址土的基本性能参数
    2.2 新郑门遗址中遗址土的基本性能参数
    2.3 新乡卫辉共城遗址中遗址土的基本性能参数
    2.4 本章总结
3 遗址土的细观模型
    3.1 蒙特卡罗方法
    3.2 随机颗粒的生成与投放
        3.2.1 颗粒的表面及孔隙特征
        3.2.2 确定土体孔隙率
        3.2.3 颗粒级配
        3.2.4 颗粒生成及投放
    3.3 遗址土细观特征
    3.4 本章总结
4 遗址土细观数值试验
    4.1 ABAQUS有限元软件简介
    4.2 数值模型的建立及求解模块的选择
        4.2.1 数值建模流程
        4.2.2 求解模块的选取
    4.3 开裂模拟数值分析
        4.3.1 结构性土体破坏理论
        4.3.2 细观计算理论及流程
        4.3.3 有限元模型
        4.3.4 结果分析
    4.4 本章小结
5 结论及展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录
附录A 颗粒级配及数目生成部分代码



本文编号：3813370