【摘 要】
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生物土体改良是一种创新、环保的土体加固方法,符合国家双碳战略与可持续发展需求,在岩土工程中具有广泛的适用性。其通过引入碳酸钙（Ca CO3）来对散粒土体进行胶结加固。本研究旨在通过离散元模拟研究其模拟方法、加固效果和微观机理。该模拟采用基于接触改变的“虚拟实体”生成方式生成碳酸钙,并提出了其在离散元模型中两种样式——Ca CO3-P和Ca CO3-C。模拟中碳酸钙含量范围为0-9%,剪切波速从16
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生物土体改良是一种创新、环保的土体加固方法,符合国家双碳战略与可持续发展需求,在岩土工程中具有广泛的适用性。其通过引入碳酸钙（Ca CO3）来对散粒土体进行胶结加固。本研究旨在通过离散元模拟研究其模拟方法、加固效果和微观机理。该模拟采用基于接触改变的“虚拟实体”生成方式生成碳酸钙,并提出了其在离散元模型中两种样式——Ca CO3-P和Ca CO3-C。模拟中碳酸钙含量范围为0-9%,剪切波速从169.73 m/s增长到2132.64 m/s。对剪切波传播过程进行微观分析发现随着碳酸钙含量增加,配位数和平均接触力增加。当碳酸钙含量较低时,相邻砂粒对间的接触胶结作用是方解石沉淀的主要联结模式。当碳酸钙含量较高时,剪切波会沿Ca CO3-C胶结的团簇优先传播。蒙特卡洛方法模拟结果揭示Ca CO3-C分布的空间变异性使得剪切波传播具有优先路径,并以此提出了单位距离标准化连通度(Cd,n)来表征空间变异性对于剪切波速的影响。散粒体的溶蚀过程模拟盐颗粒在玻璃珠散粒体中的溶解,初步探讨了弱化剪切模量的微观机制。结果表明,试样在应力方面表现为各向异性,接触的微观特征与宏观测量的K0和剪切波速具有良好的相关性,主要颗粒作用逐渐从盐-玻璃珠变为玻璃珠-玻璃珠接触。
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