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滑坡碎屑流对透过性柔性网的冲击动力特征研究
1
作者 王彬 苏立君 +1 位作者 肖思友 田红艳 《防灾减灾工程学报》 北大核心 2025年第1期71-83,共13页
柔性网是防治滑坡碎屑流的重要拦挡结构,其透过性对碎屑流冲击动力学特征尚未得到充分关注。基于离散元法,在不同来流Froude数和网径尺寸条件下,开展了碎屑流对透过性环形柔性网的冲击试验,建立了一种新型冲击力估算模型。结果表明:(1)... 柔性网是防治滑坡碎屑流的重要拦挡结构,其透过性对碎屑流冲击动力学特征尚未得到充分关注。基于离散元法,在不同来流Froude数和网径尺寸条件下,开展了碎屑流对透过性环形柔性网的冲击试验,建立了一种新型冲击力估算模型。结果表明:(1)随着网径尺寸和Froude数的增加,流动层颗粒从柔性网中通过的概率增加,死区稳定性降低,共同提升了柔性网的透过性;(2)当来流Froude数小于4时,碎屑流冲爬高度和冲击力对网径比并不敏感;在Froude数大于4后,随着柔性网对前端碎屑流透过能力增强,峰值冲击力时刻流动层直接传递到柔性网上的动量和死区的堆积质量降低,降低了流动层的冲击动力和死区的堆积静力;(3)提出的分析模型可用于分析和估算碎屑流作用在透过性柔性网上的峰值冲击力。研究结果为柔性网的网径尺寸优化和结构设计提供了理论参考。 展开更多
关键词 滑坡碎屑流 柔性网 冲击力 冲爬高度 离散元
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胶凝风化料配合比三轴试验颗粒流细观模拟
2
作者 王能龙 徐兴倩 +3 位作者 肖思友 赵熹 曹涵 王海军 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3622-3635,共14页
胶凝砂砾石料筑坝具有就地取材方便、经济环保及施工快速等优势,但胶凝风化料配合比较难确定,室内试验存在取样难、测试周期长及耗费高等问题,智能算法未考虑材料颗粒特征及矿物成分影响且需要大量训练样本。为了探索颗粒流法应用于胶... 胶凝砂砾石料筑坝具有就地取材方便、经济环保及施工快速等优势,但胶凝风化料配合比较难确定,室内试验存在取样难、测试周期长及耗费高等问题,智能算法未考虑材料颗粒特征及矿物成分影响且需要大量训练样本。为了探索颗粒流法应用于胶凝风化料配合比设计的可行性,采用PFC3D颗粒流对不同水泥、粉煤灰和风化料掺量的胶凝材料进行三轴数值模拟分析,探讨不同配合比胶凝风化料抗剪性能及变形破坏特征,最终获取胶凝风化料的最佳配合比。研究结果表明:1)在相同围压和粉煤灰掺量条件下,随着水泥掺量逐渐增加,胶凝风化料峰值应力逐渐增大,但对于相同水泥掺量,粉煤灰占比较小有利于提高胶凝风化料抗剪强度,反之粉煤灰占比增加则会削弱胶凝风化料的抗剪强度;2)胶凝风化料中粉煤灰和水泥掺量对其剪切特性影响较大,在两者掺量合理占比范围内,随水泥、粉煤灰掺量增加,胶凝风化料在变形破坏机理上表现为剪切破坏位移减小,抗转动能力增强,黏结颗粒量增加,进而有效地提高了胶凝风化料的抗剪强度;3)基于数值模拟得到胶凝风化料三轴模拟最佳配合比为水泥∶粉煤灰∶风化料=1∶0.95∶18.38,以该配比制备试样开展室内大三轴测试验证,发现胶凝风化料抗剪强度模拟值与试验值相对误差较小。通过颗粒流法模拟不同配比胶凝风化料抗剪特性具有较好的适用性,能有效提高胶凝风化料的配合比设计效率。 展开更多
关键词 胶凝风化料 PFC3D 三轴模拟 配合比 细观结构 抗剪强度
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高地应力下硬岩爆破破岩特性及能量分布研究 被引量：33
3
作者 肖思友 姜元俊 +1 位作者 刘志祥 苏立君 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第15期143-149,共7页
为研究高地应力下爆破荷载和动态卸载效应对破岩效果和损伤破坏范围的影响,在理论上分析了在爆破荷载和动态卸载作用下裂隙区和弹性区岩石应力分布和破裂特征。基于断裂力学和可释放应变能的岩石损伤破坏准则计算了岩石破碎块度d和岩石... 为研究高地应力下爆破荷载和动态卸载效应对破岩效果和损伤破坏范围的影响,在理论上分析了在爆破荷载和动态卸载作用下裂隙区和弹性区岩石应力分布和破裂特征。基于断裂力学和可释放应变能的岩石损伤破坏准则计算了岩石破碎块度d和岩石损伤破坏范围Rd。计算结果表明,当初始地应力达到50 MPa以上,炮孔半径为42 mm,2号岩石改性铵油炸药耦合装药起爆后原岩中积聚的弹性应变能释放后可以达到裂隙区破碎能的16%以上。高地应力卸载后在爆腔腔壁将产生一个径向拉应力,在裂隙区边缘拉应力为2 MPa,最大拉伸位移为0.24 mm,在弹性区由于卸载径向拉伸应力的作用促使其聚积的应变能沿径向释放,使弹性区形成新的损伤破坏,损伤破坏区厚度为0.03 m。随着爆腔半径和裂隙区半径的增大,动态卸载释放的能量和损伤破坏区的厚度也将随之增大。 展开更多
关键词 高应力 爆炸能量 动态卸载 断裂 应变能释放 损伤破坏
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坡度对碎屑流冲击立式拦挡墙力学特征的影响 被引量：6
4
作者 肖思友 苏立君 +2 位作者 姜元俊 李丞 刘振宇 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期4341-4351,4360,共12页
由坡度和挡墙倾角的改变造成碎屑流冲击力学模型的改变是目前被忽略的问题。在碎屑流冲击倾式拦挡墙物理试验的基础上,利用离散元数值计算方法研究了坡度对碎屑流冲击立式拦挡墙(墙面与地面的夹角为90°)力学特征的影响,依据死区颗... 由坡度和挡墙倾角的改变造成碎屑流冲击力学模型的改变是目前被忽略的问题。在碎屑流冲击倾式拦挡墙物理试验的基础上,利用离散元数值计算方法研究了坡度对碎屑流冲击立式拦挡墙(墙面与地面的夹角为90°)力学特征的影响,依据死区颗粒堆积特征,流动层颗粒冲击特征以及二者的相互作用特征提出了两种新力学模型:由倾斜冲击挡墙向坡面堆积转变的力学模型和考虑流动层对死区冲切摩擦作用的水平直接冲击力学模型。对不同冲击力学模型进行了验证分析,结果表明:坡度和挡墙倾角改变了死区的堆积特征从而改变了流动层的冲击方向和冲击力大小。当坡度小于40°时,碎屑流流动层首先沿死区上覆面倾斜冲击挡墙,在最大冲击力作用时刻,流动在坡面层状堆积,最大法向冲击合力可按静土压力公式估算。随着坡度的增大,在最大冲击力时刻,流动层颗粒直接冲击挡墙,但由于死区颗粒对流动层颗粒具有摩擦缓冲减速作用,大幅降低了流动层对挡墙的直接冲击力。此时死区对挡墙的作用力主要包括3个部分:流动层沿坡面冲击死区,由死区传递至挡墙的冲击力、流动层对死区的冲切摩擦力以及死区自重的静土压力。死区对挡墙作用力占最大法向冲击合力的比例增大至90%左右。当坡度由40°增大到50°时,在最大法向冲击合力作用时刻,流动层对死区的冲切摩擦力占最大冲击力的比例由15%增大到49%,流动层与死区之间的摩擦系数由滚动摩擦系数转变为静摩擦系数。提出的流动层对死区的冲切摩擦力为碎屑流冲击刚性挡墙力学计算模型提供了新的研究思路。 展开更多
关键词 碎屑流 拦挡墙 冲击力 离散元方法 冲切摩擦
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基于熵权-理想点的采矿方法优选及采场稳定性研究 被引量：9
5
作者 刘志祥 刘强 +2 位作者 肖思友 兰明 王卫华 《矿冶工程》 CSCD 北大核心 2017年第3期1-5,10,共6页
为解决盛大铁矿开采技术难题,在实现矿山高效安全经济开采的前提下,提出一种熵权-理想点综合评判指标体系模型,对矿山初选的5种采矿方案进行计算。首先利用熵权理论确定影响采矿方法的各评价指标的熵权系数,然后结合逼近理想解的排序法... 为解决盛大铁矿开采技术难题,在实现矿山高效安全经济开采的前提下,提出一种熵权-理想点综合评判指标体系模型,对矿山初选的5种采矿方案进行计算。首先利用熵权理论确定影响采矿方法的各评价指标的熵权系数,然后结合逼近理想解的排序法原理建立熵权-理想点综合评价指标体系模型,从而计算出各方案基于评判指标的贴近度。结果显示,5种初选方案的贴近度分别为70.3%,44.2%,64.8%,61.1%,46.3%,第一种方案即分段接力退采分段充填采矿法为最优。同时对采场进行数值模拟,对运用优选出的采矿方法时采场的应力、位移以及塑性区进行计算,并将计算结果与现场实测数据进行对比,得出采场岩体在充填后,应力位移增加较缓慢。并在盛大铁矿矿区-175^-162.5 m分段进行工业试验,取得显著经济效益,具有重要工程实际意义。 展开更多
关键词 采矿方法优选 采场稳定性 数值模拟 塑性区 工业试验
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碎屑流冲击柔性网的离散元仿真研究 被引量：12
6
作者 肖思友 苏立君 姜元俊 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期526-533,共8页
柔性网和碎屑流相互作用包括碎屑流散体运动冲击和柔性网连续大变形两个复杂的力学过程。由于目前柔性网和碎屑流相互作用的力学理论计算方法尚不成熟,为此提出一种利用Hertz–Mindlin黏结接触模型模拟柔性结构,利用无滑移的Hertz–Mind... 柔性网和碎屑流相互作用包括碎屑流散体运动冲击和柔性网连续大变形两个复杂的力学过程。由于目前柔性网和碎屑流相互作用的力学理论计算方法尚不成熟,为此提出一种利用Hertz–Mindlin黏结接触模型模拟柔性结构,利用无滑移的Hertz–Mindlin模型模拟碎屑流的离散元仿真方法。选择有横向支撑锚索的沟道碎屑流防护结构进行模拟计算,并定义碎屑流动能变化率Wk和碎屑流死区质量与碎屑流总质量之比Fm来对比碎屑流冲击柔性网和刚性挡墙的动态响应过程。结果表明:与冲击刚性挡墙不同的是,碎屑流冲击柔性网时冲击荷载首先沿坡面方向冲击,使承力锚索在水平方向和竖直方向均产生较大的变形。随后冲击荷载作用方向逐渐转变为以水平冲击为主,使堆积区上部锚索的水平偏移值和碎屑流在水平向的堆积范围增大。利用经验公式求得的作用于刚性挡墙的最大法向冲击合力与数值计算结果较为一致,而利用经验公式求得的作用于柔性网的最大法向冲击合力比数值计算结果大45%以上,因此利用经验公式计算碎屑流作用于柔性网的最大法向冲击力时,需要重新确定动土压力系数CD和弗洛德数Fr之间的关系。 展开更多
关键词 碎屑流 柔性网 离散元方法 黏结模型 冲击
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粉土密实度对斜坡动力响应特性影响的振动台试验研究 被引量：4
7
作者 李丞 苏立君 +2 位作者 张崇磊 蒋关鲁 肖思友 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期4124-4136,共13页
为研究粉土密实度对斜坡动力响应特性的影响,设计密实度为稍密和中密的2组斜坡模型,开展相似比为1:15的不同密实度斜坡的大型振动台试验。通过输入不同地震强度和波形的地震波,对比2组斜坡的自振频率、加速度响应、频谱特性、动位移分... 为研究粉土密实度对斜坡动力响应特性的影响,设计密实度为稍密和中密的2组斜坡模型,开展相似比为1:15的不同密实度斜坡的大型振动台试验。通过输入不同地震强度和波形的地震波,对比2组斜坡的自振频率、加速度响应、频谱特性、动位移分析和剪应力-剪应变曲线。研究结果表明:粉土密实度对斜坡的动力响应特性有重要影响。2组斜坡的自振频率变化率均随加载序列增加而上升,但中密斜坡的自振频率变化率的上升幅度比稍密斜坡的自振频率变化率的上升幅度小;2组斜坡的加速度放大系数和傅里叶谱幅值随坡高的变化规律有所差异,但中密斜坡的加速度放大系数和傅里叶谱幅值均比稍密斜坡的小;地震波经坡体由下至上传递过程中,不同密实度斜坡对傅里叶谱主频的影响显著;斜坡的阶段位移和永久位移总体上随密实度的增大而减小;中密斜坡土体尚处于线性发展阶段,而稍密斜坡土体已进入非线性发展阶段。 展开更多
关键词 粉土斜坡 振动台试验 加速度响应 频谱特性 剪切应力-应变
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GFRP锚杆加固顺层岩质边坡的机制研究 被引量：2
8
作者 孙长宁 苏立君 +1 位作者 张崇磊 肖思友 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期216-223,共8页
由于传统钢筋锚杆存在易腐蚀、耐久性差等缺点,GFRP(玻璃纤维增强复合材料)锚杆得到了高度重视。然而,GFRP锚杆的弹性模量小且抗剪强度低,故其加固顺层岩质边坡的机制仍需进一步研究。考虑顺层岩质边坡的顺层滑移破坏模式,基于Winkler... 由于传统钢筋锚杆存在易腐蚀、耐久性差等缺点,GFRP(玻璃纤维增强复合材料)锚杆得到了高度重视。然而,GFRP锚杆的弹性模量小且抗剪强度低,故其加固顺层岩质边坡的机制仍需进一步研究。考虑顺层岩质边坡的顺层滑移破坏模式,基于Winkler假定和锚杆荷载传递机理对边坡岩体与锚杆的相互作用机制进行理论分析,建立剪切位移作用下锚杆的力学模型,并对其进行验证。基于此,结合GFRP锚杆的物理力学参数(如弹性模量、抗剪强度等),考虑坡体剪切位移、锚杆与潜在滑面夹角及岩体无侧限抗压强度等影响因素,分析GFRP锚杆加固顺层岩质边坡的机制。结果表明:1)当锚杆与潜在滑面夹角为45°时,硬岩中坡体较小的剪切位移导致GFRP锚杆发生剪切屈服;软岩中坡体产生较大的剪切位移时,GFRP锚杆发生受拉屈服。2)当锚杆屈服时,GFRP锚杆在加固不同抗压强度的岩体时提供的抗力差异较大,加固软岩时抗力最大;随着岩体无侧限抗压强度增大,GFRP锚杆提供的抗力逐渐变小;相比而言,钢筋锚杆在加固不同抗压强度的岩体时提供的抗力大小基本接近。3)硬岩中,锚杆与潜在滑面夹角对GFRP锚杆抗力的影响较大,夹角越小,抗力越大;软岩中,锚杆与潜在滑面夹角对GFRP锚杆抗力的影响较小;当夹角为5°～60°时,GFRP锚杆均能提供较大抗力。研究结果为岩质边坡锚固研究及工程应用提供参考。 展开更多
关键词 GFRP锚杆 顺层岩质边坡 顺层滑移破坏 力学模型 机制
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棕榈纤维生物炭的制备及其对U(Ⅵ)的吸附性能 被引量：4
9
作者 李殿鑫 阳亦青 +1 位作者 肖思友 张鹏 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期159-162,共4页
采集棕榈树纤维制成生物炭,并经KOH改性、微波辐照,合成了KOH改性棕榈纤维生物炭(K-M-PFC),研究了含铀溶液pH值、反应时间、初始U(Ⅵ)浓度、吸附剂用量等因素对K-M-PFC吸附U(Ⅵ)的影响。结果表明,在溶液U(Ⅵ)初始浓度10 mg/L、反应温度3... 采集棕榈树纤维制成生物炭,并经KOH改性、微波辐照,合成了KOH改性棕榈纤维生物炭(K-M-PFC),研究了含铀溶液pH值、反应时间、初始U(Ⅵ)浓度、吸附剂用量等因素对K-M-PFC吸附U(Ⅵ)的影响。结果表明,在溶液U(Ⅵ)初始浓度10 mg/L、反应温度30℃、pH=5、K-M-PFC用量0.233 g/L、反应时间75 min条件下,K-M-PFC对U(Ⅵ)的最大吸附量可达到43.042 mg/g。 展开更多
关键词 生物炭 生物吸附 U(Ⅵ) 棕榈纤维 KOH改性 微波辐照 铀污染废水 铀
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一种滑坡模拟实验装置的设计与运用
10
作者 王燕芬 肖思友 《科学技术创新》 2021年第23期105-106,共2页
我国的地质灾害情况有很多,包括地震、泥石流、山体滑坡塌陷等等,这些地灾常常给人们带来生产生活上的困难。为了模拟山地灾害对物体的冲击情况,更好的研究山地灾害冲击运动机制,设计了滑坡模拟实验装置。本文简要介绍了该装置的实验原... 我国的地质灾害情况有很多,包括地震、泥石流、山体滑坡塌陷等等,这些地灾常常给人们带来生产生活上的困难。为了模拟山地灾害对物体的冲击情况,更好的研究山地灾害冲击运动机制,设计了滑坡模拟实验装置。本文简要介绍了该装置的实验原理、组成结构与操作方法及其各项功能,本实验装置可以通过改变滑槽的倾角来模拟不同的山体滑坡以及其它碎屑流的滑动现象,在滑槽末端安装柔性网就可以研究碎屑流流动的力学特征以及堆积特征,在堆积平台上放置物体就可以观察不同滑坡的破坏能力。通过本实验可以了解滑坡的产生及危害,实验装置具有足够的耐久性满足教学科研的需要。 展开更多
关键词 滑坡模拟 碎屑流 实验装置
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