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基于SPH方法的土体干缩开裂数值模拟研究
1
作者
吴进财
孙屹
+1 位作者
毕朝达
郁舒阳
《水电能源科学》
北大核心
2024年第11期87-91,共5页
为解决传统有限元方法在模拟土体干缩开裂中的网格重剖分问题,引入断裂标记ξ,改进了传统SPH方法中的光滑核函数导数,可实现土体粒子的断裂损伤渐进破坏过程的模拟;在SPH框架下推导了干缩应变的表达公式,并统一考虑在SPH固体应力方程中...
为解决传统有限元方法在模拟土体干缩开裂中的网格重剖分问题,引入断裂标记ξ,改进了传统SPH方法中的光滑核函数导数,可实现土体粒子的断裂损伤渐进破坏过程的模拟;在SPH框架下推导了干缩应变的表达公式,并统一考虑在SPH固体应力方程中,可实现土体干缩开裂过程的模拟。通过土体巴西圆盘劈裂、土体圆盘干缩开裂及土条干缩开裂三个算例说明所提改进SPH方法在土体裂缝扩展模拟中的适用性,同时将数值模拟结果与以往试验结果对比验证了所提改进SPH方法的正确性。
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关键词
改进核函数
SPH方法
土体干缩
开裂
裂纹扩展
数值模拟
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职称材料
土体干缩裂隙发育过程及断裂力学机制研究进展
被引量：
19
2
作者
徐其良
唐朝生
+3 位作者
刘昌黎
曾浩
林銮
胡增辉
《地球科学与环境学报》
CAS
北大核心
2018年第2期223-236,共14页
土体干缩开裂是一种常见的自然现象,能极大弱化土体的工程性质,是许多岩土、水利和地质工程问题的直接诱因。然而,目前学界关于干缩裂隙的发育机理尤其是裂隙现象中蕴含的力学机制尚缺乏深入认识,重视程度严重不够。基于国内外近些年来...
土体干缩开裂是一种常见的自然现象,能极大弱化土体的工程性质,是许多岩土、水利和地质工程问题的直接诱因。然而,目前学界关于干缩裂隙的发育机理尤其是裂隙现象中蕴含的力学机制尚缺乏深入认识,重视程度严重不够。基于国内外近些年来围绕土体干缩开裂所开展的研究,着重对裂隙发育机理和断裂力学理论的应用进行了系统的归纳和总结,并基于当前的研究不足,提出了今后的研究重点和方向。结果表明:(1)蒸发为土体干缩开裂的前提,对于初始饱和的土体而言,土体开裂发生时仍处于饱和状态,水分蒸发处于常速率阶段,此时对应的含水率为临界含水率;(2)土体发育干缩裂隙是内部应力作用的结果,在干燥过程中,基质吸力引起的张拉应力达到或超过抗拉强度时,土体发生开裂,因此,基质吸力和抗拉强度是影响土体开裂的两个关键力学参数;(3)土体开裂与体积收缩密切相关,收缩是土颗粒在张拉作用下发生移动的宏观表现,可以分为正常收缩、残余收缩和零收缩阶段,且大多数裂隙发生在正常收缩阶段,少部分发生在残余收缩阶段,体积收缩为开裂提供了空间,因此,收缩是裂隙形成和发育的必要条件;(4)断裂力学是研究土体开裂破坏的主要工具之一,运用断裂力学对土体裂隙发育过程进行解释一般有两种途径,即从应力的角度和从能量的角度,涉及的土体断裂力学参数包括应力强度因子、断裂韧度和能量释放率,是用来判断土体是否开裂以及什么时候开裂的有力依据;(5)用于测定土体断裂参数的方法主要有三点弯曲断裂试验和直接拉伸试验,以及基于这两种方法改进的试验方法。
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关键词
土体干缩
开裂
发育过程
力学机理
断裂力学
断裂韧度
应力强度因子
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职称材料
基于高密度电阻率法的土体干缩裂隙动态发育过程精细监测研究
被引量：
3
3
作者
章君政
唐朝生
+4 位作者
巩学鹏
周启友
程青
吕超
施斌
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第2期392-402,共11页
土体在气候作用下发育干缩裂隙是一种常见的自然现象,裂隙的存在会极大弱化土体的工程性质,诱发许多岩土与地质工程问题。为了实时掌握黏性土中干缩裂隙网络的发展状态,提出了一套基于高密度电阻率层析成像技术(ERT)的土体干缩裂隙动态...
土体在气候作用下发育干缩裂隙是一种常见的自然现象,裂隙的存在会极大弱化土体的工程性质,诱发许多岩土与地质工程问题。为了实时掌握黏性土中干缩裂隙网络的发展状态,提出了一套基于高密度电阻率层析成像技术(ERT)的土体干缩裂隙动态发展过程精细监测方法。分别开展模型试验及原位试验,利用自行研制的测定系统持续采集电流-电位差数据,随后利用自行开发的有限元法电阻率层析成像(FemERT)系统进行数据处理,获取了裂隙网络在不同发育阶段的空间分布特征。结果表明:(1)ERT可以实现土体裂隙发育过程的精细监测,具备监测三维裂隙网络几何形态的能力,裂隙宽度的识别精度达到毫米级,裂隙深度的识别精度达到厘米级;(2)ERT的感度分布特征解释了裂隙发育对于土体电阻率的影响规律,测定电阻值时程曲线因裂隙产生位置的不同而呈现不同的变化规律;(3)反演电阻率及其相对变化率(Rev)可以直观表征裂隙网络在不同阶段的空间几何形态,凸显裂隙动态发育过程对于土体导电性的影响。
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关键词
土体干缩
开裂
高密度电阻率法
土体
电阻率
裂隙表征
裂隙监测
裂隙发育过程
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职称材料
题名
基于SPH方法的土体干缩开裂数值模拟研究
1
作者
吴进财
孙屹
毕朝达
郁舒阳
机构
彭阳县水务局
南京水利科学研究院大坝安全与管理研究所
水利部大坝安全管理中心
南通大学交通与土木工程学院
出处
《水电能源科学》
北大核心
2024年第11期87-91,共5页
基金
国家自然科学基金项目(51979173)。
文摘
为解决传统有限元方法在模拟土体干缩开裂中的网格重剖分问题,引入断裂标记ξ,改进了传统SPH方法中的光滑核函数导数,可实现土体粒子的断裂损伤渐进破坏过程的模拟;在SPH框架下推导了干缩应变的表达公式,并统一考虑在SPH固体应力方程中,可实现土体干缩开裂过程的模拟。通过土体巴西圆盘劈裂、土体圆盘干缩开裂及土条干缩开裂三个算例说明所提改进SPH方法在土体裂缝扩展模拟中的适用性,同时将数值模拟结果与以往试验结果对比验证了所提改进SPH方法的正确性。
关键词
改进核函数
SPH方法
土体干缩
开裂
裂纹扩展
数值模拟
Keywords
improved kernel function
SPH method
soil desiccation cracking
crack propagation
numerical simulation
分类号
TV223.2 [水利工程—水工结构工程]
TU432 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
土体干缩裂隙发育过程及断裂力学机制研究进展
被引量：
19
2
作者
徐其良
唐朝生
刘昌黎
曾浩
林銮
胡增辉
机构
南京大学地球科学与工程学院
宁波市轨道交通集团有限公司
出处
《地球科学与环境学报》
CAS
北大核心
2018年第2期223-236,共14页
基金
国家自然科学基金项目(41572246
41772280
+3 种基金
41230636)
国家自然科学基金优秀青年科学基金项目(41322019)
江苏省自然科学基金项目(BK20171228
BK20170394)
文摘
土体干缩开裂是一种常见的自然现象,能极大弱化土体的工程性质,是许多岩土、水利和地质工程问题的直接诱因。然而,目前学界关于干缩裂隙的发育机理尤其是裂隙现象中蕴含的力学机制尚缺乏深入认识,重视程度严重不够。基于国内外近些年来围绕土体干缩开裂所开展的研究,着重对裂隙发育机理和断裂力学理论的应用进行了系统的归纳和总结,并基于当前的研究不足,提出了今后的研究重点和方向。结果表明:(1)蒸发为土体干缩开裂的前提,对于初始饱和的土体而言,土体开裂发生时仍处于饱和状态,水分蒸发处于常速率阶段,此时对应的含水率为临界含水率;(2)土体发育干缩裂隙是内部应力作用的结果,在干燥过程中,基质吸力引起的张拉应力达到或超过抗拉强度时,土体发生开裂,因此,基质吸力和抗拉强度是影响土体开裂的两个关键力学参数;(3)土体开裂与体积收缩密切相关,收缩是土颗粒在张拉作用下发生移动的宏观表现,可以分为正常收缩、残余收缩和零收缩阶段,且大多数裂隙发生在正常收缩阶段,少部分发生在残余收缩阶段,体积收缩为开裂提供了空间,因此,收缩是裂隙形成和发育的必要条件;(4)断裂力学是研究土体开裂破坏的主要工具之一,运用断裂力学对土体裂隙发育过程进行解释一般有两种途径,即从应力的角度和从能量的角度,涉及的土体断裂力学参数包括应力强度因子、断裂韧度和能量释放率,是用来判断土体是否开裂以及什么时候开裂的有力依据;(5)用于测定土体断裂参数的方法主要有三点弯曲断裂试验和直接拉伸试验,以及基于这两种方法改进的试验方法。
关键词
土体干缩
开裂
发育过程
力学机理
断裂力学
断裂韧度
应力强度因子
Keywords
soil shrinkage
cracking
development process
mechanical mechanism
fracture mechanics
fracture toughness
stress intensity factor
分类号
P642.116 [天文地球—工程地质学]
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职称材料
题名
基于高密度电阻率法的土体干缩裂隙动态发育过程精细监测研究
被引量：
3
3
作者
章君政
唐朝生
巩学鹏
周启友
程青
吕超
施斌
机构
南京大学地球科学与工程学院
出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第2期392-402,共11页
基金
国家杰出青年科学基金项目(No.41925012)
国家自然科学基金重点项目(No.42230710)
+1 种基金
国家重点研发计划(No.2019YFC1509902,No.2020YFC1808101)
江苏省自然科学基金项目(No.BK20211087)。
文摘
土体在气候作用下发育干缩裂隙是一种常见的自然现象,裂隙的存在会极大弱化土体的工程性质,诱发许多岩土与地质工程问题。为了实时掌握黏性土中干缩裂隙网络的发展状态,提出了一套基于高密度电阻率层析成像技术(ERT)的土体干缩裂隙动态发展过程精细监测方法。分别开展模型试验及原位试验,利用自行研制的测定系统持续采集电流-电位差数据,随后利用自行开发的有限元法电阻率层析成像(FemERT)系统进行数据处理,获取了裂隙网络在不同发育阶段的空间分布特征。结果表明:(1)ERT可以实现土体裂隙发育过程的精细监测,具备监测三维裂隙网络几何形态的能力,裂隙宽度的识别精度达到毫米级,裂隙深度的识别精度达到厘米级;(2)ERT的感度分布特征解释了裂隙发育对于土体电阻率的影响规律,测定电阻值时程曲线因裂隙产生位置的不同而呈现不同的变化规律;(3)反演电阻率及其相对变化率(Rev)可以直观表征裂隙网络在不同阶段的空间几何形态,凸显裂隙动态发育过程对于土体导电性的影响。
关键词
土体干缩
开裂
高密度电阻率法
土体
电阻率
裂隙表征
裂隙监测
裂隙发育过程
Keywords
soil desiccation cracking
electrical resistivity tomography(ERT)
soil resistivity
crack characterization
crack monitoring
crack propagation process
分类号
TU43 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于SPH方法的土体干缩开裂数值模拟研究
吴进财
孙屹
毕朝达
郁舒阳
《水电能源科学》
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
土体干缩裂隙发育过程及断裂力学机制研究进展
徐其良
唐朝生
刘昌黎
曾浩
林銮
胡增辉
《地球科学与环境学报》
CAS
北大核心
2018
19
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
基于高密度电阻率法的土体干缩裂隙动态发育过程精细监测研究
章君政
唐朝生
巩学鹏
周启友
程青
吕超
施斌
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
3
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