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岩土力学 2017年第8期38卷 2425-2433页

作者：周海娟马刚袁葳周伟常晓林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 武汉大学水工岩石力学教育部重点实验室湖北武汉430072

目前在颗粒材料的尺寸效应研究中,极少考虑颗粒的复杂形状和内部结构非均匀性。采用随机散粒体不连续变形分析方法(SGDD),引入无厚度界面单元和凝聚力模型模拟颗粒破碎,对5组不同粒径的堆石颗粒进行单颗粒压缩试验的数值模拟,分析了颗... 详细信息

目前在颗粒材料的尺寸效应研究中,极少考虑颗粒的复杂形状和内部结构非均匀性。采用随机散粒体不连续变形分析方法(SGDD),引入无厚度界面单元和凝聚力模型模拟颗粒破碎,对5组不同粒径的堆石颗粒进行单颗粒压缩试验的数值模拟,分析了颗粒内界面单元强度对颗粒破碎的影响,并采用Weibull分布模型分析颗粒破碎强度的尺寸效应。通过与室内单颗粒压缩试验对比,试验的数值模拟能真实地再现单颗粒压缩下的破碎过程,不同颗粒的压缩曲线规律相似,达到峰值荷载前,承载力曲线急剧上升,随后颗粒发生致命破碎,承载能力骤降。不同粒径组的单颗粒破碎强度均服从Weibull分布,平均Weibull模数为2.48。不同粒径组的颗粒特征强度存在明显的尺寸效应,特征强度随着颗粒尺寸的增大而减小,与颗粒尺寸呈幂指数关系,但小于Weibull模型的预测值。

关键词：堆石颗粒颗粒破碎破碎强度 Weibull统计分析尺寸效应

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堆石料单颗粒劈裂试验破碎强度随机性与尺寸效应的三维离散元模拟

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岩土力学 2019年第A01期40卷 503-510页

作者：周梦佳温彦锋邓刚王蕴嘉宋二祥中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100048 清华大学土木工程系北京100084

堆石单颗粒形状不规则,强度随机且存在尺寸效应,开发堆石颗粒模型是开展堆石料颗粒流室内数值试验的基础。文中提出一种随机裂缝模型,并对模型参数的设置进行分析讨论,模型在合理的参数设置的情况下能反映真实堆石颗粒的脆性劈裂、强度... 详细信息

堆石单颗粒形状不规则,强度随机且存在尺寸效应,开发堆石颗粒模型是开展堆石料颗粒流室内数值试验的基础。文中提出一种随机裂缝模型,并对模型参数的设置进行分析讨论,模型在合理的参数设置的情况下能反映真实堆石颗粒的脆性劈裂、强度随机性Weibull分布、强度尺寸效应,是深入开展筑坝材料破碎及缩尺效应颗粒流模拟分析的前提。单颗粒数值试验表明,颗粒形状对破碎模式影响显著;在相同岩性材质和裂缝分布情况下形状对颗粒强度影响较大;颗粒越不规则,其强度离散性越大。

关键词：堆石颗粒裂缝破碎尺寸效应形状

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DDA在堆石坝应力变形分析中的应用研究

DDA在堆石坝应力变形分析中的应用研究

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作者：罗斌瑞郑州大学

学位级别：硕士

DDA是针对非连续介质而发展起来的一种新的应力变形分析方法,适于计算静力和动力非连续大变形。DDA以客观存在的结构面划分单元,单元形状逼近实际结构,计算过程中需要的参数少且容易获取。本文将堆石坝视为由堆石颗粒组成的集合体,从堆... 详细信息

DDA是针对非连续介质而发展起来的一种新的应力变形分析方法,适于计算静力和动力非连续大变形。DDA以客观存在的结构面划分单元,单元形状逼近实际结构,计算过程中需要的参数少且容易获取。本文将堆石坝视为由堆石颗粒组成的集合体,从堆石坝的细观组成出发分析堆石坝的应力与变形。文中首先介绍了几种典型的非连续介质数值计算方法,指出了各种算法的优、缺点。研究了任意形状的堆石颗粒在计算机中的自动生成方法。针对堆石坝的平面应变特性,修改了原DDA程序的弹性子矩阵,并对各部分程序建立了接口或改进。探索了DDA中两个重要参数弹簧刚度和步位移的取值范围。最后以小型均质堆石坝为例,利用DDA对堆石坝的施工阶段和蓄水阶段进行了数值模拟,得到了施工期和蓄水期坝体的应力变形结果。文中的具体研究内容如下：（1）堆石坝中的堆石颗粒形状任意、位置随机,本文对堆石料随机分布的数值仿真方法进行了深入探索,编写了堆石料的自动生成程序。生成的颗粒单元接近实际工程,为进一步计算堆石坝的应力变形奠定了基础。（2）堆石颗粒数量成千上万,原DDA程序需要输入大量节理面的几何、物理信息以及块体承受的外荷载,以生成块体单元、计算块体的运动和变形。本文为原DDA程序建立了前处理和计算接口,使这一繁琐易错的手动输入过程实现了自动化,有效简化了计算过程。同时改进了原DDA程序的后处理方式,采用更加直观的云图形式显示计算结果。（3）DDA的两个重要参数弹簧刚度和步位移不仅与模型材料有关,还对计算结果有一定影响。本文利用DDA建立堆石料的侧限压缩模型,通过反复实验分析弹簧刚度和步位移在不同取值范围内对计算结果的影响,寻找到了适宜计算本文堆石体的参数取值范围。（4）在以上工作的基础上,以20m高小型均质坝为例,应用DDA对其施工过程和蓄水过程进行数值模拟,计算并验证了坝体的应力及变形结果,模拟效果较为满意,为堆石坝应力变形的数值计算提供了新方法。

关键词： DDA 堆石坝堆石颗粒随机分布弹簧刚度步位移应力变形

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