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3D Voronoi等效晶质模型在岩石破坏细观研究中的应用 被引量:3
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作者 韩森 张钦礼 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期88-93,共6页
基于3DVoronoi图提出一种能够反映岩石矿物晶粒结构的三维精细化建模方法,分析了晶粒排列均匀化程度及大小等微观结构的变化对模型宏观力学性质的影响程度,并进行了晶粒结构优化设计。通过模拟粉砂质板岩单轴压缩和巴西劈裂的破坏过程,... 基于3DVoronoi图提出一种能够反映岩石矿物晶粒结构的三维精细化建模方法,分析了晶粒排列均匀化程度及大小等微观结构的变化对模型宏观力学性质的影响程度,并进行了晶粒结构优化设计。通过模拟粉砂质板岩单轴压缩和巴西劈裂的破坏过程,以及与室内试验对比验证了其适用性,并从细观角度揭示了岩石的破坏机理。研究结果表明:通过裂纹生长速率大致可以表征室内试验中弹性变形、非弹性变形和峰值后宏观破坏阶段;岩样在单轴压缩和巴西劈裂破坏过程中以拉伸断裂为主,在宏观上表现为脆性断裂;岩样宏观断裂呈现沿晶和穿晶断裂的组合形态,弹性变形阶段裂纹的萌生和扩展以沿晶断裂为主,而穿晶断裂的扩展和贯通往往导致局部失稳,表现为非弹性变形阶段。 展开更多
关键词 岩石力学 颗粒流程序 3DVoronoi等效晶质模型 细观研究 裂纹扩展
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基于离散元法的路基填料软岩颗粒破碎特性及关键因素分析
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作者 陆瑞 罗强 +2 位作者 王腾飞 蒋良潍 张良 《铁道学报》 北大核心 2025年第4期155-164,共10页
软岩颗粒破碎特性对路基填料路用性能具有重要影响。通过构建考虑岩质矿物组分的等效晶质模型(GBM),开展模拟软岩颗粒点荷载强度和压碎值试验的离散元仿真,分析元素单元间黏结强度细观参数与点荷载强度I_(s)、压碎值CA的映射关系;采用... 软岩颗粒破碎特性对路基填料路用性能具有重要影响。通过构建考虑岩质矿物组分的等效晶质模型(GBM),开展模拟软岩颗粒点荷载强度和压碎值试验的离散元仿真,分析元素单元间黏结强度细观参数与点荷载强度I_(s)、压碎值CA的映射关系;采用正交设计方法,讨论土体结构、颗粒强度、填料密度3因素影响软岩填料CA的主次关系。研究表明:GBM能较好描述非均质软岩颗粒沿非最小截面破坏的特征;I_(s)主要受矿物间元素黏结折减系数α_(1)影响,CA决定于晶格内元素黏结折减系数α_(2);土体结构为影响路基填料软岩颗粒破碎的主导因素,颗粒强度、堆积密度次之。路基软岩填料宜采用骨架密实型土体结构及较高的压实指标,以增强抗破碎能力。 展开更多
关键词 软岩颗粒破碎 等效晶质模型 点荷载强度 压碎值 离散元法
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考虑岩石细观结构的TBM滚刀破岩过程数值研究 被引量:2
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作者 乔世范 刘钰 +5 位作者 王刚 张细宝 张海凤 董常瑞 谭晶仁 檀俊坤 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期106-112,共7页
为研究TBM滚刀的破岩机制,基于颗粒离散元方法与Voronoi元素,采用平行黏结接触模型与平节理接触模型,提出具有岩石细观结构特征的改进等效晶质模型,实现对TBM滚刀破岩过程的模拟。通过室内试验与数值模拟计算结果的对比分析,验证该改进... 为研究TBM滚刀的破岩机制,基于颗粒离散元方法与Voronoi元素,采用平行黏结接触模型与平节理接触模型,提出具有岩石细观结构特征的改进等效晶质模型,实现对TBM滚刀破岩过程的模拟。通过室内试验与数值模拟计算结果的对比分析,验证该改进等效晶质模型在滚刀破岩研究中的适宜性和可靠性。研究结果表明:滚刀破岩过程可分为4个阶段,即线性加载阶段、屈服硬化加载阶段、卸载阶段和残余跃进阶段;晶间张拉裂纹在总裂纹数中占主导地位,晶内裂纹是引起宏观裂纹产生的重要原因;随晶体平均粒径增加,岩石破碎程度与峰值破岩荷载均增大;随滚刀刀圈宽度增大,裂纹总数与晶内裂纹所占比例均增加,破岩峰值应力与破岩体积也增大。研究结果可为TBM滚刀刀头配置提供参考依据。 展开更多
关键词 TBM滚刀 破岩机制 等效晶质模型 Voronoi元素
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基于颗粒流数值方法的岩石压剪破坏细观特征研究
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作者 张钦礼 韩森 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期91-97,共7页
压剪破坏是影响岩体工程安全的主要因素,基于颗粒流程序的伺服控制原理,采用等效晶质模型模拟了粉砂质板岩的压剪破坏过程,通过与室内试验对比验证了其适用性,并从细观角度揭示了岩石在压剪过程中的破坏机理。结果表明:裂纹增长速率与... 压剪破坏是影响岩体工程安全的主要因素,基于颗粒流程序的伺服控制原理,采用等效晶质模型模拟了粉砂质板岩的压剪破坏过程,通过与室内试验对比验证了其适用性,并从细观角度揭示了岩石在压剪过程中的破坏机理。结果表明:裂纹增长速率与试件压剪过程中经历的弹性、塑性和破坏3个阶段具有相关性;张拉、剪切裂纹呈同步增长趋势,但峰后张拉裂纹增长速率快于剪切裂纹,即试件峰后以张拉破坏为主;随剪切角增大,由沿晶和穿晶断裂向以沿晶断裂为主转变,裂纹数量减小且扩展方向向断裂面集中;穿晶断裂的扩展更容易导致局部失稳,即在宏观上表现为塑性阶段;穿晶裂纹主要沿断裂面扩展、贯通,一定程度上可以抑制断裂面附近较大破裂块体的产生。 展开更多
关键词 安全工程 颗粒流程序 压剪破坏 等效晶质模型 裂纹扩展
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离散裂隙网络对岩石力学性质和声发射特性影响的颗粒流分析 被引量:11
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作者 胡训健 卞康 +4 位作者 刘建 谢正勇 陈明 李冰洋 岑越 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期542-552,共11页
基于颗粒流软件平台,采用图像处理技术和Monte Carlo法,生成离散裂隙网络。结合等效晶质模型进行花岗岩细观结构的数值建模,从细观角度阐述了离散裂隙网络对岩石强度与变形性质、声发射特性的影响。主要结论如下:(1)裂隙平均长度和密度... 基于颗粒流软件平台,采用图像处理技术和Monte Carlo法,生成离散裂隙网络。结合等效晶质模型进行花岗岩细观结构的数值建模,从细观角度阐述了离散裂隙网络对岩石强度与变形性质、声发射特性的影响。主要结论如下:(1)裂隙平均长度和密度影响着岩石的力学性质,岩石的单轴压缩强度、弹性模量随裂隙密度的增加而减小。(2)单轴压缩下岩石破坏时均是晶间-拉裂纹和晶内-拉裂纹为主。(3)离散裂隙网络与岩石的声发射事件密切相关。随着裂隙密度的增加,声发射b值和分形维数D值均呈下降趋势。当b值和D值急剧下降时,预示着岩石失稳破坏。(4)离散裂隙网络对声发射事件的破裂强度有一定的影响。在离散裂隙网络附近易产生破裂强度大的声发射事件。综上所述,基于离散裂隙网络和等效晶质模型联合建模获得的细观角度上岩石破裂机制和声发射现象等结论,可有效弥补现有室内试验中研究手段的不足,并对野外具有更为复杂的裂隙网络的岩体稳定性评价与工程施工提供有力支撑。 展开更多
关键词 离散裂隙网络 等效晶质模型 声发射 花岗岩 颗粒流模拟
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