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颗粒破碎对堆石料填充特性缩尺效应的影响研究

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岩土工程学报 2020年第6期42卷 1013-1022页

作者：徐琨周伟马刚长江勘测规划设计研究院湖北武汉430010 武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072

堆石料的填充特性与其力学变形特性密切相关,颗粒破碎会改变堆石料填充特性,又是影响其缩尺效应的主要因素;以填充特性为切入点,研究堆石料缩尺效应,对深入认识堆石料复杂力学响应及其产生机理有重要意义。通过对不同颗粒破碎强度的堆... 详细信息

堆石料的填充特性与其力学变形特性密切相关,颗粒破碎会改变堆石料填充特性,又是影响其缩尺效应的主要因素;以填充特性为切入点,研究堆石料缩尺效应,对深入认识堆石料复杂力学响应及其产生机理有重要意义。通过对不同颗粒破碎强度的堆石料缩尺试样开展三轴数值剪切试验,研究了颗粒破碎对堆石料填充特性缩尺效应的影响,进一步揭示了缩尺效应的产生机理。研究表明:颗粒越易破碎,缩尺效应越明显;颗粒破碎对描述填充特性的宏细观参量影响明显,主要表现为相同制样标准下,试样尺寸越大,剪切前后的孔隙率均越小,颗粒越易破碎该趋势越明显,同尺寸试样,颗粒越易破碎则剪切后的有效孔隙率越小;剪切前的有效孔隙率随试样尺寸的增大而增大,与剪切后的规律相反;试验中,大尺寸试样较小尺寸试样产生了更多的力学不稳定颗粒,是造成堆石料缩尺效应的原因之一。

关键词：堆石料颗粒破碎离散元法填充特性缩尺效应

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颗粒破碎的三维离散元模拟研究

岩土力学 2017年第7期38卷 2119-2127页

作者：张科芬张升滕继东盛岱超中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室湖南长沙410075 纽卡斯尔大学工程学院

采用PFC等离散元方法研究岩土材料的颗粒破碎已经成为热点。采用考虑局部应力集中的点荷载破碎准则,利用阿波罗填充和膨胀法保证破碎前、后颗粒之间的种群平衡,并引入尺寸因子来表征不同粒径的颗粒强度。在此基础上,开展了石英砂、钙质... 详细信息

采用PFC等离散元方法研究岩土材料的颗粒破碎已经成为热点。采用考虑局部应力集中的点荷载破碎准则,利用阿波罗填充和膨胀法保证破碎前、后颗粒之间的种群平衡,并引入尺寸因子来表征不同粒径的颗粒强度。在此基础上,开展了石英砂、钙质砂和萨克拉门托河砂3种不同破碎难易程度材料的数值试验,并与室内试验结果进行对比。结果表明:建立的三维颗粒破碎模型能够很好地描述破碎难易程度不同的颗粒材料的压缩特性;考虑应力集中效应的点荷载破碎准则比基于平均应力Mohr-Coulomb理论的颗粒破碎准则更能真实地反应颗粒材料的破碎现象。同时,所建立的模型能够揭示破碎对颗粒材料各向异性消散和级配曲线演化的影响规律。

关键词：颗粒破碎离散元法多代子颗粒破碎准则

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颗粒破碎及剪胀对钙质砂抗剪强度影响研究

岩土力学 2009年第7期30卷 2043-2048页

作者：张家铭蒋国盛汪稔岩土钻掘与防护教育部工程研究中心武汉430074 中国科学院武汉岩土力学研究所武汉430071

钙质砂是海洋沉积物中的一种,富含碳酸钙或其他难溶碳酸盐类物质的特殊介质。由于其颗粒质脆,受力后易产生破碎,表现出与常规陆源砂不同的力学性质。通过对取自南沙群岛永暑礁附近海域的钙质砂进行三轴剪切试验,分析了钙质砂颗粒破碎与... 详细信息

钙质砂是海洋沉积物中的一种,富含碳酸钙或其他难溶碳酸盐类物质的特殊介质。由于其颗粒质脆,受力后易产生破碎,表现出与常规陆源砂不同的力学性质。通过对取自南沙群岛永暑礁附近海域的钙质砂进行三轴剪切试验,分析了钙质砂颗粒破碎与剪胀对其抗剪强度的影响。试验结果表明,颗粒破碎与剪胀对钙质砂强度有着重要影响,低围压下剪胀对其强度的影响远大于颗粒破碎,随着围压的增加,钙质砂颗粒破碎加剧,剪胀影响越来越小,而颗粒破碎的影响则越来越显著;颗粒破碎对强度的影响随着围压的增大而增大,当破碎达到一定程度后颗粒破碎渐趋减弱,其影响也渐趋于稳定。

关键词：钙质砂颗粒破碎剪胀抗剪强度

颗粒破碎和界面损伤对水稳再生骨料透水基层材料强度的控制机理

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中南大学学报（自然科学版） 2023年第12期54卷 4777-4792页

作者：王小明肖源杰杨涛华文俊李昀博李志勇陈宇亮肖月中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075 湖南省交通科学研究院有限公司湖南长沙410015 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室湖北武汉430070

随着我国“双碳”战略和“海绵城市”建设的持续推进,建筑固废再生骨料逐渐用于制作透水型水稳基层材料(CRAPBM)。为揭示再生骨料颗粒破碎和界面过渡区(ITZ)损伤对CRAPBM整体强度控制的微细观机理,首先分别对单个骨料颗粒和不同再生骨... 详细信息

随着我国“双碳”战略和“海绵城市”建设的持续推进,建筑固废再生骨料逐渐用于制作透水型水稳基层材料(CRAPBM)。为揭示再生骨料颗粒破碎和界面过渡区(ITZ)损伤对CRAPBM整体强度控制的微细观机理,首先分别对单个骨料颗粒和不同再生骨料组合类型的CRAPBM开展室内单颗粒破碎和单轴压缩试验,进而构建CRAPBM的精细化离散元模型(DEM)并由室内试验结果标定其细观强度参数,最后针对不同类型CRAPBM试样同时进行室内单轴压缩试验和相应的DEM模拟。研究结果表明:再生骨料的单颗粒强度和模量具有显著的尺寸效应,且天然碎石、再生砂浆、再生红砖的强度随粒径增大而降低;CRAPBM的骨架效应和空隙分布所导致的应力横向分化是加速ITZ损伤的主要原因,ITZ强度对CRAPBM整体强度具有显著的控制作用,而再生骨料的颗粒破碎会削弱ITZ的控制作用;4.75~9.50 mm粒径范围内的颗粒破碎最显著,级配优化时应尽量采用天然碎石替代该粒径区间的再生骨料以提高其整体强度。

关键词：道路工程建筑固废再生骨料透水基层颗粒破碎界面损伤离散元模型

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颗粒破碎对碎屑流运移和堆积的影响机制研究

水力发电学报 2021年第2期40卷 204-213页

作者：申智好郭宇泰江汇周元德清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

高速碎屑流滑坡普遍呈现大变形、大位移和碎屑化等特征。本文基于颗粒离散元数值分析方法,通过调控滑体组成颗粒的级配分布实现对岩块碎屑化效应的表征。以一斜坡下接平地场址为例,仿真模拟不同的碎屑化因子对无黏性颗粒料滑体的运移和... 详细信息

高速碎屑流滑坡普遍呈现大变形、大位移和碎屑化等特征。本文基于颗粒离散元数值分析方法,通过调控滑体组成颗粒的级配分布实现对岩块碎屑化效应的表征。以一斜坡下接平地场址为例,仿真模拟不同的碎屑化因子对无黏性颗粒料滑体的运移和堆积响应的影响。计算结果表明,考虑不同初始碎屑化程度后的碎屑流运移距离存在显著的差异,滑体堆积形态均呈现出反粒序结构,并在一定程度上维持原有的层序。通过分析碎屑流中的颗粒速度分布特征,提出“二元结构”运移模型,模拟结果符合典型碎屑流滑坡现场及室内模型试验的响应特征。本文为辨识岩块破碎效应对碎屑流滑坡的运移规律及相关灾害防治提供了参考。

关键词：碎屑流颗粒破碎离散元法无黏性颗粒

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颗粒破碎影响砂直剪强度的试验研究

中国矿业大学学报 2008年第3期37卷 291-294页

作者：赵光思周国庆朱锋盼别小勇中国矿业大学建筑工程学院江苏徐州221116 无锡市政设计研究院江苏无锡214011

为了掌握高压条件下颗粒破碎对粒状材料抗剪强度特性的影响，应用DRS-1型超高压直残剪试验系统，研究了法向应力0～14MPa条件下颗粒破碎对福建标准砂直接剪切强度的影响，分析了颗粒破碎的机理、过程及其力学效应．结果表明，14MPa条件... 详细信息

为了掌握高压条件下颗粒破碎对粒状材料抗剪强度特性的影响，应用DRS-1型超高压直残剪试验系统，研究了法向应力0～14MPa条件下颗粒破碎对福建标准砂直接剪切强度的影响，分析了颗粒破碎的机理、过程及其力学效应．结果表明，14MPa条件下砂的相对破碎与法向应力之间呈二次函数关系，其内摩擦角随相对破碎的增加呈负指数函数减小，达到临界相对破碎值（约7％～9％）后，不再减小，稳定值为28．9^o．高压条件下砂的颗粒破碎与塑性功成线性关系，颗粒破碎是砂在高压条件下剪切特性非线性的根本原因．

关键词：高压砂抗剪强度颗粒破碎塑性功

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颗粒破碎对钙质砂变形及强度特性的影响

岩土工程学报 1997年第5期19卷 49-55页

作者：吴京平褚瑶楼志刚中国科学院力学研究所

利用人工钙质砂和三轴剪切试验手段，就颗粒破碎及其对钙质砂变形和强度特性的影响进行分析研究。结果表明，颗粒破碎程度与对其输入的塑性功密切相关；颗粒破碎的发生使钙质砂剪胀性减小，体积收缩应变增大，峰值强度降低。

关键词：钙质砂颗粒破碎变形强度抗剪强度

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颗粒破碎的微观力学模拟

应用力学学报 2014年第5期31卷 671-677,826页

作者：刘恩龙陈生水傅中志四川大学水利水电学院水力学与山区河流开发保护国家重点实验室成都610065 南京水利科学研究院南京210029

基于颗粒尺度建立了考虑颗粒破碎过程中能量耗散的微观力学模型。为了模拟颗粒体的破碎过程和侧向应力的影响,把胶结在一起的三个等粒径的颗粒体当作颗粒破碎体。基于颗粒破碎准则和热力学原理,考虑了颗粒破碎过程中颗粒接触点之间的塑... 详细信息

基于颗粒尺度建立了考虑颗粒破碎过程中能量耗散的微观力学模型。为了模拟颗粒体的破碎过程和侧向应力的影响,把胶结在一起的三个等粒径的颗粒体当作颗粒破碎体。基于颗粒破碎准则和热力学原理,考虑了颗粒破碎过程中颗粒接触点之间的塑性滑移和颗粒转动以及侧向应力作用,通过颗粒破碎体内部颗粒之间的接触破碎来模拟颗粒体的破碎。计算结果表明:本文所提出的微观力学模型可以模拟胶结在一起的大颗粒的破碎过程;颗粒之间的微观力学参数对颗粒破碎过程中的力、塑性滑移、颗粒的转动角有不同程度的影响;力-位移关系曲线在破碎前是线性的,而颗粒破碎时竖向力迅速降低到较小值,并伴有颗粒的转动。

关键词：颗粒破碎微观力学破碎准则颗粒转动

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考虑钙质砂颗粒破碎的分数阶边界面本构模型

岩土工程学报 2023年第6期45卷 1162-1170页

作者：汪成贵束善治肖杨路德春刘汉龙重庆大学土木工程学院重庆400045 Kiewit 10055 Trainstation CircleLone TreeCO 80124 重庆大学山地城镇建设与新技术教育部重点实验室重庆400045 库区环境地质灾害防治国家地方联合工程研究中心重庆400045 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

钙质砂作为海洋工程中广泛应用的建筑材料,颗粒破碎会导致其强度和剪胀性降低,压缩性增加,影响构筑物的安全和稳定。通过引入破碎应力建立考虑颗粒破碎的临界状态线来描述破碎对临界状态线位置和形状的影响;并基于分数阶微分和状态相关... 详细信息

钙质砂作为海洋工程中广泛应用的建筑材料,颗粒破碎会导致其强度和剪胀性降低,压缩性增加,影响构筑物的安全和稳定。通过引入破碎应力建立考虑颗粒破碎的临界状态线来描述破碎对临界状态线位置和形状的影响;并基于分数阶微分和状态相关理论建立了统一的状态相关分数阶塑性流动法则;在边界面塑性理论和临界状态理论框架下建立了考虑钙质砂颗粒破碎和状态相关特性的分数阶塑性边界面本构模型。模型能够模拟不同初始密实度和围压条件下钙质砂三轴排水试验结果和颗粒破碎影响下的状态相关行为,并验证了模型的适用性。

关键词：钙质砂颗粒破碎状态相关分数阶本构模型

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