国家自然科学基金(50979082)
- 作品数：11 被引量：199H指数：9
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- 岩石破坏全过程的连续-离散耦合分析方法被引量：14
- 2011年
- 在变形体离散元的框架内引入界面单元,提出模拟岩石等准脆性材料破坏过程的连续-离散耦合分析方法。假定损伤和断裂只发生在界面单元上,实体单元只产生弹性变形,采用带拉断的Mohr-Coulomb准则和标量损伤因子来模拟界面单元的损伤、失效过程,实现岩石由连续性向非连续性转换的物理过程。在数值试验中,岩石细观尺度上单元的弹性模量和单轴抗压强度服从Weibull概率分布并满足一定的相关性。数值模拟结果表明:本文方法能反映岩石在加载过程中的线弹性、非线性、软化、残余4个阶段和主要特点;能显式地模拟微裂缝的萌生、扩展直至贯通形成宏观裂缝的全过程;反映岩石强度的围压依赖性和脆-延-塑转换力学特性。
- 马刚周创兵常晓林周伟
- 关键词：岩石力学非均匀性
- 颗粒劣化效应的堆石料流变细观数值模拟被引量：3
- 2012年
- 堆石料流变的主要机理是由于水位变化、降雨入渗、日晒雨淋等环境因素导致堆石料发生性质劣化,与此同时,颗粒发生高接触应力-破碎和重新排列-应力释放、调整和转移,这一过程由于颗粒的持续劣化而不断重复。在考虑颗粒破碎的堆石体不连续变形分析方法(SGDD)中,引入颗粒强度劣化模型反映颗粒强度随外界环境的持续劣化。应用该方法进行堆石料三轴流变数值试验,模拟结果与室内试验所观察到的规律一致,表明考虑流变效应的SGDD方法抓住堆石料流变的主要机理,适合模拟堆石料的流变变形这一复杂的、非线性演化问题。数值试验结果表明,堆石料随外界环境的劣化程度、劣化速率、母岩强度对宏观流变变形有较大影响。
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- 关键词：堆石料细观
- 粗粒土与结构接触面特性的离散-连续耦合数值研究被引量：11
- 2012年
- 三维变形体离散元法能够自动检索接触关系,并对具有不规则形状的粗粒土颗粒和结构物进行有限差分网格离散,因此,具有模拟离散-连续耦合问题的先天优势。采用随机模拟技术生成粗粒土三维数值试样,基于变形体离散元进行粗粒土与结构接触面特性的数值试验,研究了不同接触面粗糙程度的接触面力学特性,对比了粗粒土与结构物在单剪和直剪状态下的接触面力学特性,从宏观和细观两个层面分析了数值试验结果。结果表明,数值试验能较好地反映粗粒土与结构接触面的力学特性,其剪应力-相对剪切位移曲线与试验结果规律相似;接触面粗糙程度对接触面的强度和变形特性影响较大,其机制在于剪切对试样的扰动程度不同;直剪和单剪状态下试样剪应力-相对剪切位移均为双曲线,单剪试验的初始剪切刚度低于直剪试验,两种试验得到接触面抗剪强度指标比较接近。
- 马刚周伟常晓林周创兵
- 关键词：粗粒土接触面单剪试验直剪试验
- 水布垭高面板堆石坝运行期工作性态评价及变形预测被引量：20
- 2011年
- 根据监测资料,从大坝的变形(包括堆石体、面板、周边缝等)以及渗流量等方面全面分析评价了水布垭面板堆石坝运行3年以来的工作性态。利用大坝变形监测资料,采用基于遗传算法和径向基函数神经网络的参数反馈分析方法,对大坝堆石体的本构模型参数进行反演,反演结果表明,基于反演参数的沉降计算值与实测值吻合很好,在反演参数的基础上对坝体后期变形进行预测,预测结果表明坝体变形在合理范围以内并趋于稳定。
- 周伟花俊杰常晓林常晓林马刚
- 关键词：面板堆石坝RBF神经网络
- 高心墙堆石坝心墙水力劈裂的颗粒流模拟被引量：7
- 2012年
- 目前针对堆石或土石坝的心墙水力劈裂问题虽然已取得了不少成果,但现有的成果大多从宏观的角度进行研究,对心墙水力劈裂发生机制的认识尚未达成一致的观点。采用颗粒流方法从细观角度对心墙水力劈裂问题进行初步研究,模拟了心墙水力劈裂发生和发展的过程。计算结果表明,劈裂水压力Pf随着竖向应力的增大而增大,且两者基本呈线性关系,与室内成果的规律基本一致;心墙在高水力梯度作用下,形成的水楔效应降低了裂缝尖端区附近的最大主应力,当该值小于或接近心墙上游的外水压力时则会导致水力劈裂的发生。此外,计算结果还证明了心墙发生水力劈裂的主要力学原因是由于心墙中的张拉应力超过了土体的抗拉强度。
- 杨艳周伟常晓林花俊杰
- 关键词：堆石坝心墙水力劈裂颗粒流
- 颗粒形状及粒间摩擦角对堆石体宏观力学行为的影响被引量：38
- 2012年
- 基于三维变形体离散单元法对堆石体进行细观研究,采用随机模拟技术生成堆石体三维数值试样,模拟其常规三轴剪切试验,研究堆石体颗粒形状及粒间摩擦系数对宏观力学性能的影响,揭示其细观组构和细观力学参数与堆石体宏观特性的关联性,建立细观力学参数与宏观力学参数的相关关系。数值模拟结果表明:颗粒形状对堆石体宏观特性影响明显,颗粒的长短径比越大,数值试样的峰值强度和残余强度均明显增大,峰值强度对应的轴向应变也逐渐增大,而数值试样的初始模量有所减小;在细观层面上,颗粒的长短径比越大,颗粒的接触法向向加载方向倾斜越明显,接触法向的各向异性程度越大;粒间摩擦角对堆石体宏观特性的影响显著,随着粒间摩擦角的增大,峰值强度明显增大和初始模量均明显增大,数值试样在剪切时的体积收缩量也有所增大,反映了堆石颗粒间的相互作用对颗粒体骨架的宏观力学行为的影响。
- 常晓林马刚周伟周创兵
- 关键词：堆石体细观力学细观参数
- 堆石坝初次蓄水变形机理研究
- 堆石体浸水变形是心墙堆石坝在初期蓄水时的重要变形。本文从颗粒层次的细观角度研究了堆石体的浸水变形,基于二维颗粒流方法建立了心墙堆石坝上游坝壳堆石体的细观数值模型。重点研究了蓄水过程中的浮托力、水的润滑作用以及软化作用对堆...
- 周伟花俊杰马刚常晓林
- 关键词：堆石体离散元PFC数值模拟
- 文献传递
- 基于颗粒流程序的真三轴应力状态下堆石体的变形和强度特性研究被引量：24
- 2012年
- 采用三维颗粒流程序,模拟了堆石体的真三轴试验,不仅研究了堆石体在三维应力条件下的宏观应力变形特点,而且将细观与宏观参数联系起来,进一步完善了对堆石体的研究。试验过程采用等中主应力比路径加载。通过比较堆石体真三轴颗粒流模型试验和室内真三轴试验结果,表明颗粒流程序能较好地模拟堆石体的力学特性。颗粒流数值试验结果表明,中主应力对堆石体在三向应力状态下的强度和变形特性均有显著的影响。应力比参数b从0～1变化过程中,中主应力面先压缩后膨胀,小主应力面一直处于压缩状态;中主应力对内摩擦角、弹性模量和泊松比也均有影响。从细观上看,围压越高,b值越大,颗粒配位数越大,孔隙率越小,故从细观角度解释了堆石体的宏观应力变形现象。
- 周伟谢婷蜓马刚常晓林
- 关键词：堆石体真三轴PFC中主应力
- 基于随机散粒体模型的堆石体真三轴数值试验研究被引量：14
- 2012年
- 基于三维变形体离散单元法,模拟堆石体的真三轴试验,研究堆石体在三向不等应力状态下的强度和变形特性。真三轴数值试验装置采用六刚性板加荷方式,等中主应力比路径加载。数值试验结果表明:真三轴数值试验能较好反映堆石体在三向不等应力状态下的应力和变形规律,数值模拟得到宏观应力变形特性与试验规律相似;等中主应力比参数(2 3 1 3b=(σσ)(σσ))的大小对堆石在三向应力状态下应力和强度特性有显著的影响,堆石体在3个加载方向的变形也随该参数的变化而变化,应力比参数b从0到1变化过程中中主应变方向先压缩后膨胀,小主应变方向一直处于压缩状态;堆石体的内摩擦角随着b值的增加而增大,基本符合Lade-Duncan破坏准则;在细观层面上,围压越高,b值越大,颗粒配位数越大;加载过程中,颗粒接触法向和法向接触力各向异性程度加强,各向异性主方向角由水平向转向大主应变方向,试样各向异性系数的演化规律和试样的宏观应力变形曲线相对应,试样的宏观力学特性与细观组构存在内在的关联。
- 周伟刘东马刚常晓林
- 关键词：堆石体真三轴细观力学
- 堆石料缩尺效应的细观机制研究被引量：33
- 2012年
- 堆石料的缩尺效应是客观存在的,受众多因素的影响,不同学者的试验结果均不相同甚至规律相反。采用考虑颗粒破碎效应的随机颗粒不连续变形方法,探讨堆石料缩尺效应的细观机制,试图解释试验成果出现差异的原因。主要研究压实度控制标准和颗粒自身性质对缩尺效应的影响,模拟结果表明:颗粒形状和级配对堆石料的压实性能有很大的影响,因此采用相对密度控制的缩尺级配料的密实度其强度差异较小;最大粒径越大,堆石料的不均匀系数越大,颗粒间的咬合作用越强烈,导致堆石料的初始切线模量也增大;而堆石料强度的缩尺效应与缩尺方法、压实度控制标准和颗粒自身性质等因素有关,其细观机制在于颗粒的剪胀、破碎和重排列受上述因素的影响而产生此消彼长或者此长彼消的复杂关系,其最终结果取决于何种因素占据主导地位;并试图提出一个通用的缩尺效应模型描述缩尺级配料的力学特性变化规律,外推原型级配料的力学参数不太可能,只能针对特定堆石料展开研究。
- 马刚周伟常晓林周创兵
- 关键词：土力学堆石料缩尺效应细观力学
