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腐蚀条件下滨海水泥土剪切特性虚拟仿真实验

时间:2023-01-16   访问量:481

(一)内容介绍

水泥土的抗剪强度是指对于外荷载所产生的剪应力的极限抵抗能力。在外荷载作用下,土体中将产生剪应力和剪切变形,当某点由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度时,土就沿着剪应力作用方向产生相对滑动,该点便发生剪切破坏。工程实践和室内试验都证实了水泥土是由于受剪而产生破坏,剪切破坏是土体强度破坏的重要特点,因此,水泥土的强度问题实质上就是土的抗剪强度问题。

本项目在构建多维度仿真环境,通过模拟PH值不同情况下滨海水泥土参数,得到腐蚀条件下滨海水泥土的力学特性,在进行数学建模的基础上,模拟不同控制参数对应的强度效应,对核心要素的仿真度可达95以上。

直接剪切试验是直接对试样进行剪切的试验,通常采用4个试样,分别在不同的垂直压力p下,施加水平剪切力,测得试样破坏时的剪应力τ,然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数内摩擦角φ和粘聚力c

三轴剪切试主要用于测定强度和应力变形特性,具体需要借助压力室、轴向加荷系统、施加周围压力系统以及孔隙水压力量测系统等。一般来说,在三轴试验中最为重要的两个要素为排水固结阶段试样的孔压消散以及固结完成的情况,其不仅是后续剪切试验的重要依据,也是推导三轴剪切试验排水固结过程相关数据的依据。三轴剪切实验是以摩尔-库仑强度理论为依据而设计的三轴向加压的剪力试验,试样在某一固定周围压力下,逐渐增大轴向压力,直至试样破坏,据此可作出一个极限应力圆。用同一种土样的34个试件分别在不同的周围压力下进行实验,可得一组极限应力圆。作出这些极限应力圆的公切线,即为该土样的抗剪强度包络线,由此便可求得土样的抗剪强度指标。

本虚拟仿真实验分为2个模块,模块1,直接剪切实验;模块2,三轴剪切实验。

模块一直接剪切实验

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模块2,三轴剪切实验

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(二)实验的特色和亮点

虚拟仿真实验软件提供直接剪切和三轴剪切两种测试方法,通过观察不同腐蚀条件下不同配比水泥土的剪切破坏特征、分析试验数据、总结试验过程、得出试验结论等一系列的试验步骤,熟悉剪切应力应变特性研究的基本原理,掌握PH值不同情况下滨海水泥土参数,得到腐蚀条件下滨海水泥土的力学特性,掌握剪切试验的基本操作与试验成果整理方法,并了解试验成果的工程应用,虚拟仿真不同控制参数对应的强度效应,达到预防建筑安全隐患的目的。


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