月壤水平开挖推剪阻力影响因素离散元数值分析

摘要：

通过引入考虑范德华力和抗转动作用的月壤微观接触模型,采用离散单元法模拟月壤水平推剪试验(简化的土-开挖设备间相互作用模型),对月壤推剪破坏机制进行研究,分析了推剪深度、倾角和速率的影响,为真实月面环境下开挖提供参考.结果表明:推剪过程中推剪阻力首先随推剪位移增加至峰值,而后下降并趋于稳定;随推剪位移的进一步发展,推墙前方土体堆积,推剪阻力缓慢回升,推墙前土体受扰动区范围逐渐增大;当推剪面竖直时,随着推剪深度增加,推剪阻力和能量消耗增大,前方受扰动土体范围增大,破坏面为直平面;相同推剪深度下,推剪倾角越大,推剪阻力和能量消耗越小,前方扰动土体范围越小,破坏面为直平面;推剪速率越大,推剪阻力和能量消耗增大,前方扰动土体范围越大.由于月面开挖时推剪反力由机械与月面摩擦提供,考虑到开挖机械重量受空间运输能力限制,建议采用对推力(机械重量)要求低的浅层、倾斜、慢速开挖,适用于月面早期建设活动.

关键词：月壤、离散单元法、水平推剪试验、抗转动作用、范德华力

所属期刊栏目：37

分类号：TU411(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金项目No.51179128;国家杰出青年科学基金项目No.51025932.This work was supported by the National Natural Science Foundation of China 51179128 and National Science Foundation for Distinguished Young Scholars 51025932.

在线出版日期：2016-03-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：229-236