堆石體力學(xué)性能及海底電纜抗錨害研究.pdf

1、用于海底電纜拋石保護(hù)的堆石體，作為一種水下工作的離散介質(zhì)，是保證海底電纜不受外力破壞正常運(yùn)行的關(guān)鍵。對(duì)堆石體力學(xué)性能開展實(shí)驗(yàn)研究和理論研究，獲取堆石顆粒的重要參數(shù)，然后建立正確的離散元模型來研究堆石壩的抗錨害能力，對(duì)海底電纜的安全運(yùn)行評(píng)估具有重要的指導(dǎo)意義。本文從室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和顆粒力學(xué)理論兩個(gè)方面對(duì)堆石體的力學(xué)性能進(jìn)行了研究，建立了宏觀可測(cè)的物理量同顆粒微觀參數(shù)之間的關(guān)系，最后對(duì)海底電纜的拋石保護(hù)工程計(jì)算評(píng)估，主要內(nèi)容如下：
　　1.

2、本文首先針對(duì)影響堆石體力學(xué)性能的重要參數(shù)設(shè)計(jì)了用于海底電纜拋石保護(hù)的碎石顆粒的側(cè)限壓縮實(shí)驗(yàn)和直剪實(shí)驗(yàn)，分別進(jìn)行了三種粒徑、干濕兩種條件下的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)，得到了不同情況下堆石體的側(cè)限壓縮模量和內(nèi)摩擦角，研究了顆粒粒徑和干濕情況對(duì)堆石體重要參數(shù)的影響。
　　2.從經(jīng)典力學(xué)出發(fā)，結(jié)合土力學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)知識(shí)，推導(dǎo)出了堆石體經(jīng)修正后的彈性勢(shì)能模型和含塑性變形的增量本構(gòu)模型。將彈性勢(shì)能模型用于求解堆石體自然堆積狀態(tài)和三軸壓縮情況下內(nèi)摩擦角，對(duì)顆粒

3、間咬合作用進(jìn)行定量估算。在堆石體的彈性增量本構(gòu)模型中，引入破碎應(yīng)力以考慮顆粒破碎對(duì)堆石體本構(gòu)關(guān)系的影響。最后，利用含塑性變形的增量本構(gòu)模型求解側(cè)向壓縮問題，得到不同粒徑、不同顆粒線剛度下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線，進(jìn)而給出了側(cè)向壓縮模量隨顆粒剛度變化的擬合曲線。
　　3.基于離散元軟件3DEC，對(duì)堆石體的側(cè)限壓縮實(shí)驗(yàn)和直剪實(shí)驗(yàn)進(jìn)行模擬，得到側(cè)限壓縮模量隨顆粒剛度變化的擬合函數(shù)和內(nèi)摩擦角隨摩擦系數(shù)變化的擬合函數(shù)，然后代以實(shí)驗(yàn)值獲得3DEC