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高围压作用下堆石体剪切带形成及相关细观结构演变

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长江科学院院报 2022年第4期39卷 128-134页

作者：吴相豪梁冰寒华香玉上海海事大学海洋科学与工程学院上海201306

为了研究高围压作用下堆石体中剪切带形成及相关细观结构演变,采用自编程序构造3种不同形状的可破碎颗粒簇,随机生成二维颗粒流试样,进行双轴压缩试验。结果表明,轴向应变为6%时,试样由体缩向体胀过渡;轴向应变达到10%以后,试样内部发... 详细信息

为了研究高围压作用下堆石体中剪切带形成及相关细观结构演变,采用自编程序构造3种不同形状的可破碎颗粒簇,随机生成二维颗粒流试样,进行双轴压缩试验。结果表明,轴向应变为6%时,试样由体缩向体胀过渡;轴向应变达到10%以后,试样内部发生了结构性变化。试样中颗粒簇的旋转、移动、破碎以及孔隙率等细观结构演变能清晰反映试样中剪切带的形成过程;轴向应变达到10%以后,试样中旋转幅度大的颗粒簇、破碎严重的颗粒簇以及大孔隙率区域均呈非对称X形分布,且X形轮廓逐渐清晰。

关键词：堆石体高围压颗粒流剪切带细观结构

堆石体应力变形细观模拟的随机散粒体不连续变形模型及其应用

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岩石力学与工程学报 2009年第3期28卷 491-499页

作者：周伟常晓林周创兵朱开祥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

从细观角度建立堆石体的随机散粒体不连续变形(SGDD)模型,该模型采用蒙特卡罗法建立堆石体的随机分布模型,通过基于修正的增广Lagrangian算法的非线性接触算法模拟颗粒间的相互接触作用,可以有效模拟颗粒相互作用及尖端破坏等因素。对... 详细信息

从细观角度建立堆石体的随机散粒体不连续变形(SGDD)模型,该模型采用蒙特卡罗法建立堆石体的随机分布模型,通过基于修正的增广Lagrangian算法的非线性接触算法模拟颗粒间的相互接触作用,可以有效模拟颗粒相互作用及尖端破坏等因素。对堆石体三轴试样进行细观数值模拟和试验验证,再现了堆石体内部的颗粒运动变形规律。数值计算结果表明,SGDD模型能够较好地反映堆石体试验的瞬时变形规律。对室内试验缩尺效应进行探讨,采用试验级配与真实级配的2组三轴堆石体试样,运用SGDD模型进行对比分析。计算结果表明,在没有考虑堆石体流变和湿化的条件下,采用原始级配的SGDD模型在相同的应力水平和围压下表现出较小的变形。

关键词：水利工程堆石体细观力学蒙特卡罗法非线性接触增广Lagrangian算法缩尺效应数值模拟

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堆石体柱状试件成型过程的材料点法仿真

清华大学学报（自然科学版） 2005年第12期45卷 1604-1607页

作者：王津龙刘天云张楚汉清华大学水利水电工程系北京100084

为探索散体工程材料的力学特性,采用数值仿真技术模拟了柱状堆石体试件的成型过程。采用了材料点法作为仿真计算模型。在仿真分析中,堆石体颗粒用随机生成方法构造,具有随机形状且符合级配要求,并用材料点离散描述。数值仿真与实验室中... 详细信息

为探索散体工程材料的力学特性,采用数值仿真技术模拟了柱状堆石体试件的成型过程。采用了材料点法作为仿真计算模型。在仿真分析中,堆石体颗粒用随机生成方法构造,具有随机形状且符合级配要求,并用材料点离散描述。数值仿真与实验室中实际堆石体成型过程相同,颗粒分批在重力作用下落入成型桶中,在阻尼措施作用下能量耗散,形成具有一定密实度的试样。该模拟再现了试件成型过程中颗粒之间的相互作用,包括挤压、滑移、分离等现象。该方法可用于深入研究散体材料特性。

关键词：散体材料材料点法堆石体三轴实验仿真

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基于离散元的堆石体大粒径填料优化排布研究

公路 2023年第1期68卷 59-63页

作者：张志刚朱颖杰河北省高速公路延崇管理中心张家口市075400 北方工业大学北京市100144

为同时解决桥台跳车和大粒径挖方弃石的利用问题,一种堆石体法大粒径填料填筑山区高速公路路基技术被提出。针对堆石体大粒径填料优化排布问题,采用离散元分析方法,对不同粒径范围的大粒径填料在台背回填区域的不同排布方案进行了数值... 详细信息

为同时解决桥台跳车和大粒径挖方弃石的利用问题,一种堆石体法大粒径填料填筑山区高速公路路基技术被提出。针对堆石体大粒径填料优化排布问题,采用离散元分析方法,对不同粒径范围的大粒径填料在台背回填区域的不同排布方案进行了数值模拟和对比分析。结果表明,大粒径填料填充液态泥浆形成的堆石体结构具有良好的刚度和稳定性,能够实现桥台至路基沉降的平稳过渡,有效避免桥台跳车的出现,且在中大粒径填料填筑厚度为4 m时沉降量最小,工程中建议填筑厚度为3~5 m。离散元的颗粒接触力分析结果显示大粒径填料承担了堆石体受力骨架功能,力链图显示堆石体结构内部存在复杂的拉压应力状态,大粒径填料之间的填充泥浆可提供必要的黏结作用。研究成果已应用于延庆至崇礼高速公路河北段台背回填工程中,实测路面沉降与计算值基本吻合,解决桥台跳车问题的效果良好。

关键词：道路工程桥头跳车大粒径填料堆石体离散元优化排布

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堆石体应力变形的尺寸效应研究

岩石力学与工程学报 2010年第2期29卷 328-335页

作者：花俊杰周伟常晓林周创兵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

首先,基于前人的室内试验数据和随机散粒体不连续变形(SGDD)模型数值试验成果分析尺寸效应对堆石体瞬时变形的影响,结果表明:不考虑堆石体蠕变效应时,在相同的应力状态下,大尺寸试样的抗剪强度及抗变形能力均较小尺寸试样有所提高,表现... 详细信息

首先,基于前人的室内试验数据和随机散粒体不连续变形(SGDD)模型数值试验成果分析尺寸效应对堆石体瞬时变形的影响,结果表明:不考虑堆石体蠕变效应时,在相同的应力状态下,大尺寸试样的抗剪强度及抗变形能力均较小尺寸试样有所提高,表现出更"硬"的特点;其次,分别在尺寸为φ50cm×100cm(颗粒最大粒径为10cm)和φ30cm×60cm(颗粒最大粒径为6cm)的应力式三轴仪上进行堆石体蠕变试验,研究堆石体蠕变的尺寸效应,结果表明,尺寸效应对堆石体蠕变特性的影响显著,大尺寸试样的最终蠕变量明显大于小尺寸试样,而尺寸效应对蠕变速率因子λ的影响并无明显规律;最后,综合分析尺寸效应对堆石体总变形(瞬时变形+蠕变变形)的影响,从总体上看,大尺寸试样的总变形大于小尺寸试样。

关键词：水利工程尺寸效应大型三轴试验堆石体应力变形级配堆石蠕变

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堆石体三轴剪切试验的三维细观数值模拟

岩土工程学报 2011年第5期33卷 746-753页

作者：马刚周伟常晓林周创兵水资源与水电工程科学国家重点实验室湖北武汉430072 水工岩石力学教育部重点实验室湖北武汉430072

从细观角度出发,采用随机模拟技术建立堆石体的三维随机颗粒模型,基于修正的增广Lagrangian算法的非线性接触算法模拟颗粒间的相互接触,采用损伤软化模型描述细观单元的应力应变关系,当细观单元的损伤度超过损伤阀值时删除该单元,采用We... 详细信息

从细观角度出发,采用随机模拟技术建立堆石体的三维随机颗粒模型,基于修正的增广Lagrangian算法的非线性接触算法模拟颗粒间的相互接触,采用损伤软化模型描述细观单元的应力应变关系,当细观单元的损伤度超过损伤阀值时删除该单元,采用Weibull概率分布描述堆石体材料物理力学性质的非均匀性。以水布垭面板堆石坝茅口组堆石为研究对象,进行其三轴剪切试验的变形体离散元细观数值模拟,采用应变控制加载,再现了堆石体的颗粒变形和运动规律。数值计算结果表明,数值模拟能够较好地反映堆石体三轴试验的变形规律,得到的轴向应变-偏应力曲线和轴向应变-体积应变曲线接近试验曲线。从能量角度分析了颗粒变形、颗粒间的摩擦、颗粒的损伤破碎、颗粒运动在加载过程中对系统的贡献。

关键词：堆石体变形体离散元细观力学随机模拟非线性接触损伤软化模型非均匀性

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堆石体粒径特征对其渗透性的影响

岩土力学 2004年第6期25卷 950-954页

作者：邱贤德阎宗岭刘立王辉重庆大学西南资源开发及环境灾害控制工程教育部重点实验室重庆400030 重庆交通科研设计院重庆400067 西华大学土木与建筑工程系四川成都610039

堆石体属于典型的多孔材料,其渗透特性与颗粒的形状、大小及分布特征关系密切。研究表明,在渗流速度较大时应对达西定律加以修正。结合堆石体颗粒的概率统计分布模型,建立了堆石体颗粒含量与渗透系数之间的经验关系式,把渗透率和堆石体... 详细信息

堆石体属于典型的多孔材料,其渗透特性与颗粒的形状、大小及分布特征关系密切。研究表明,在渗流速度较大时应对达西定律加以修正。结合堆石体颗粒的概率统计分布模型,建立了堆石体颗粒含量与渗透系数之间的经验关系式,把渗透率和堆石体的粒径特征结合起来。在工程设计中可以通过合理调整堆石体的粒径级配,达到控制其渗透能力的目的。

关键词：堆石体多孔介质渗透级配粒径

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堆石体K_0状态单向压缩流变实验研究

煤炭学报 2010年第9期35卷 1451-1455页

作者：石修松左永振张婷王路君长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010

对两种堆石体进行了大型叠环式压缩蠕变试验,发现堆石体的应力-应变等时曲线具有明显的阶段性,当应力较低(00.4MPa)时,应力-应变等时关系呈现非线性,其非线性程度随着应力的增加和时间的延续而增强。根据堆石体应力-应变等时曲线的特性... 详细信息

对两种堆石体进行了大型叠环式压缩蠕变试验,发现堆石体的应力-应变等时曲线具有明显的阶段性,当应力较低(00.4MPa)时,应力-应变等时关系呈现非线性,其非线性程度随着应力的增加和时间的延续而增强。根据堆石体应力-应变等时曲线的特性,对低应力段采用线性函数拟合,高应力段采用双曲线拟合。用实验得到的应力-应变关系代替Singh-Mitchell模型的应力-应变关系,保留模型原有的应变-时间关系描述堆石体的压缩流变特性,在此基础上,建立了堆石体K0状态的非线性压缩流变模型,求出了两种堆石体的模型参数。反演分析表明,该模型基本可以描述堆石体K0状态的流变行为。

关键词：堆石体压缩试验等时曲线流变 Singh-Mitchell模型

循环荷载作用下考虑颗粒破碎的堆石体本构模型

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岩土力学 2012年第7期33卷 1972-1978页

作者：刘恩龙陈生水李国英米占宽韩华强四川大学水利水电学院南京水利科学研究院

中国西部兴建的很多200～300 m高的堆石坝处于高烈度地震区。应力水平高时堆石体的颗粒破碎对其在循环荷载作用下的应力、应变特性有重要的影响。基于广义塑性理论,通过引入状态参数,建立了循环荷载作用下考虑颗粒破碎的堆石体的本构模... 详细信息

中国西部兴建的很多200～300 m高的堆石坝处于高烈度地震区。应力水平高时堆石体的颗粒破碎对其在循环荷载作用下的应力、应变特性有重要的影响。基于广义塑性理论,通过引入状态参数,建立了循环荷载作用下考虑颗粒破碎的堆石体的本构模型,并给出了模型参数的确定方法。与堆石体在400、800、1 500、2 200 kPa围压作用时的试验结果对比,表明所提出的本构模型可以较好地模拟循环荷载作用下颗粒破碎时堆石体的动应力和动应变响应。

关键词：堆石体颗粒破碎动本构模型循环荷载