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土坡稳定分析的颗粒流模拟 被引量:95
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作者 周健 王家全 +1 位作者 曾远 张姣 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期86-90,共5页
边坡的失稳破坏运动是一个存在岩土体的滑动、平移、转动的复杂过程,具有宏观上的不连续性和单个块体运动的随机性。采用颗粒流模拟土坡的变形破坏全过程,不需要假定滑移面的位置和形状,颗粒根据所受到的接触力调整其位置,最终从抗剪强... 边坡的失稳破坏运动是一个存在岩土体的滑动、平移、转动的复杂过程,具有宏观上的不连续性和单个块体运动的随机性。采用颗粒流模拟土坡的变形破坏全过程,不需要假定滑移面的位置和形状,颗粒根据所受到的接触力调整其位置,最终从抗剪强度最弱的面发生剪切破坏,因此离散元法是模拟边坡变形破坏力学行为的比较理想的途径。运用PFC(颗粒流)程序对砂性土坡和黏性土坡分别进行数值模拟,分析细观参数对土坡破坏型式的影响。结果显示,土性对边坡的破坏型式有很大的影响,随着颗粒黏性的增大,边坡破坏类型从塑性破坏向脆性破坏过渡。 展开更多
关键词 边坡失稳 颗粒(PFC)离散 数值模拟 土坡稳定
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基于离散元的高速远程滑坡运动堆积特征及能量转化研究——以三溪村滑坡为例 被引量:18
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作者 胡晓波 樊晓一 唐俊杰 《地质力学学报》 CSCD 2019年第4期527-535,共9页
高速远程滑坡-碎屑流运动速度、堆积特征和能量转化是研究其致灾机制的重要因素,而模型试验、野外调查并不能全面揭示其成灾机理。文章以三溪村滑坡为例,采用PFC 3D 离散元模拟方法,揭示滑坡运动过程中的前部、中部和后部岩土体的速度... 高速远程滑坡-碎屑流运动速度、堆积特征和能量转化是研究其致灾机制的重要因素,而模型试验、野外调查并不能全面揭示其成灾机理。文章以三溪村滑坡为例,采用PFC 3D 离散元模拟方法,揭示滑坡运动过程中的前部、中部和后部岩土体的速度演化分布、堆积特征和能量转化关系。研究结果表明:三溪村滑坡的残余摩擦系数为0.2时,模拟结果与实际堆积特征一致。前部、中部、后部岩土体到峰值速度存在差异,前部岩土体速度分布表现为显著的单峰型特征,而后部岩土体速度分布为双峰型特征。滑坡不同部位的岩土体堆积呈现层序分布;滑坡重力势能的转化中,摩擦耗能占总能量的52%,动能峰值时刻仅有15%的重力势能转化为动能。研究结果可为高速远程滑坡的运动机理分析和防灾减灾治理工程提供重要参考。 展开更多
关键词 离散颗粒 高速远程滑坡 运动速度 能量转化 三溪村滑坡
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单轴压缩试验下粗糙离散节理网络模型建立及力学特性 被引量:11
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作者 王培涛 任奋华 +3 位作者 谭文辉 闫振雄 蔡美峰 杨天鸿 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S1期70-78,共9页
针对岩体中随机结构面存在粗糙特性的特点,开展了粗糙离散节理网络(roughness discrete fractures network,RDFN)模型研究。采用数字图像处理技术,开发了生成RDFN模型的算法,并基于Matlab方法建立了与颗粒流离散元PFC方法的接口。采用... 针对岩体中随机结构面存在粗糙特性的特点,开展了粗糙离散节理网络(roughness discrete fractures network,RDFN)模型研究。采用数字图像处理技术,开发了生成RDFN模型的算法,并基于Matlab方法建立了与颗粒流离散元PFC方法的接口。采用颗粒流PFC方法研究粗糙度对RDFN模型单轴压缩下的弹性、强度和破坏模式的影响规律,并与直线型DFN模型进行对比。结果表明,RDFN模型的弹性模量低于DFN模型,而峰值强度较高,残余强度较低;DFN模型中微裂纹沿节理方向贯通,局部存在基岩内部裂纹扩展;RDFN模型由破坏模式相对复杂,达到峰值强度后基岩发生显著破坏。 展开更多
关键词 节理岩体 粗糙节理网络模型 数字图像处理 颗粒流离散元 数值模拟
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地铁车站模型地震破坏连续-离散耦合模拟分析 被引量:3
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作者 张波 陶连金 +2 位作者 金淮 张建旭 刘永勤 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2014年第1期96-104,共9页
基于北京地区典型地铁车站结构的大型振动台试验建立了有限差分-颗粒流离散元耦合模型,对车站结构模型的地震响应和破坏现象进行了模拟分析。在耦合计算模型中,土体采用连续模型,结构采用颗粒流离散元模型模拟,在FLAC边界节点处建立接触... 基于北京地区典型地铁车站结构的大型振动台试验建立了有限差分-颗粒流离散元耦合模型,对车站结构模型的地震响应和破坏现象进行了模拟分析。在耦合计算模型中,土体采用连续模型,结构采用颗粒流离散元模型模拟,在FLAC边界节点处建立接触面,将FLAC在大应变模式计算的位移通过接触面传输给PFC;并将颗粒与接触面计算的相互作用力传输给FLAC,作为施加在各节点上的力,从而实现并行耦合运算。结果表明,模型的计算结果与试验结果拟合得较好;地震加载过程中,柱板、墙板节点为地铁车站模型结构的薄弱部位;模型的整个破坏过程和能量转化过程分为3个阶段进行;颗粒孔隙率、配位数和接触力的变化以及能量的转化规律能够反映结构的破坏过程。 展开更多
关键词 地铁车站模型 地震破坏 耦合模拟 颗粒流离散元
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纤维增强树脂矿物复合材料的细观力学特性及损伤机理
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作者 李有堂 武彤 李武强 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期10127-10133,10141,共8页
纤维增强树脂矿物复合材料因优异的力学性能得到广泛应用,但有关材料损伤机理的研究仅停留在宏观层面,较少关注损伤过程中材料的细观力学特性和微裂纹演化规律。针对这一问题,基于颗粒流离散元技术建立了纤维树脂矿物复合材料的细观模型... 纤维增强树脂矿物复合材料因优异的力学性能得到广泛应用,但有关材料损伤机理的研究仅停留在宏观层面,较少关注损伤过程中材料的细观力学特性和微裂纹演化规律。针对这一问题,基于颗粒流离散元技术建立了纤维树脂矿物复合材料的细观模型,分析了材料应力-应变曲线的变化规律,揭示了材料的微裂纹萌生扩展机制和其破坏失效形式。结果表明,相比于树脂矿物复合材料,纤维增强树脂矿物复合材料的抗压强度更高,起裂应力和损伤应力更大;骨料颗粒形状对纤维的增强增韧作用影响较小;纤维对树脂矿物复合材料具有增韧阻裂的作用。研究从细观角度揭示了纤维增强树脂矿物复合材料的损伤性能,能够为该材料的推广应用提供指导。 展开更多
关键词 纤维树脂矿物复合材料 细观力学 损伤机理 颗粒流离散元技术
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冲击荷载作用下非贯通节理岩体细观破坏模式研究 被引量:5
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作者 董平 刘婷婷 +2 位作者 李新平 丁鹿阳 王刚 《爆破》 CSCD 北大核心 2021年第4期17-25,共9页
地应力作用下节理岩体的动态力学特性及对应力波传播规律的影响对深部地下工程的稳定性有着重要影响,采用颗粒流离散元软件(PFC^(2D))建立了含非贯通节理岩体的冲击作用数值模型,并通过与室内试验的对比验证了模型的有效性。通过对不同... 地应力作用下节理岩体的动态力学特性及对应力波传播规律的影响对深部地下工程的稳定性有着重要影响,采用颗粒流离散元软件(PFC^(2D))建立了含非贯通节理岩体的冲击作用数值模型,并通过与室内试验的对比验证了模型的有效性。通过对不同节理倾角、节理长度非贯通节理岩体的冲击压缩仿真试验,分析了岩体的变形特征、破坏模式及应力波传播规律。结果表明:随节理倾角从15°增加至75°,岩石强度呈现先减小后增大的近“V”字型变化规律,节理试件始终处于拉伸主导作用下,并在45°倾角时拉伸作用最为明显;随着节理长度的增大,岩体的初始损伤增大,动态抗压强度减小。15~25 mm“短”节理试件的贯通破坏由反翼裂纹主导,而30~35 mm“长”节理试件是在反翼裂纹和共面裂纹共同作用下断裂破坏。 展开更多
关键词 颗粒流离散元 动态响应 应力波传播 破坏模式 非贯通节理
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隧道开挖对下伏水平薄煤层采空区地层的扰动及衬砌受荷特征 被引量:10
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作者 符亚鹏 姚志刚 +1 位作者 方勇 陈先国 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S1期117-125,共9页
为探明下伏薄煤层采空区地层中隧道施工对地层的扰动以及衬砌结构受荷特性,采用离散元颗粒流软件,从细观角度对隧道开挖引起的地层应力变化特性进行了模拟分析,同时在室内开展模型试验量测了下伏煤层采空区地层隧道衬砌背后土压力以及... 为探明下伏薄煤层采空区地层中隧道施工对地层的扰动以及衬砌结构受荷特性,采用离散元颗粒流软件,从细观角度对隧道开挖引起的地层应力变化特性进行了模拟分析,同时在室内开展模型试验量测了下伏煤层采空区地层隧道衬砌背后土压力以及二次衬砌结构内力(轴力、弯矩),分析了特定围压下间距对土压力和二次衬砌受力的影响。结果表明,下伏煤层采空区地层因隧道开挖引起的围岩松动区呈"O"形分布,隧道下伏围岩颗粒接触力反而小于隧道上覆围岩;洞周允许位移越大,颗粒接触力链间断区域越大;间距越小,颗粒接触力链间断区域越大,当间距大于2.0D(D为隧道跨度)时,下伏采空区对隧道围岩颗粒接触力影响逐渐消失,降低了地基反力,间距越小,降低程度越高;二次衬砌内力分布有一定的离散性,二次衬砌裂缝最先出现在拱底,是隧道主体结构的薄弱环节。 展开更多
关键词 隧道开挖 下伏薄煤层采空区地层 离散颗粒 地层扰动 模型试验 受荷特性
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滑雪赛道结构面倾角对基岩破坏模式影响研究
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作者 付召坤 李旭阳 +1 位作者 王培涛 李庆文 《人民长江》 北大核心 2019年第S02期198-201,共4页
岩体中结构面的空间产状分布是影响岩体变形及破坏模式的关键因素之一,节理岩体的破坏有不连续性,离散单元法成为研究节理岩体破坏模式的有效方法之一。以高山滑雪中心赛道基岩为对象,采用颗粒流离散单元方法对含有不同倾角节理的岩石... 岩体中结构面的空间产状分布是影响岩体变形及破坏模式的关键因素之一,节理岩体的破坏有不连续性,离散单元法成为研究节理岩体破坏模式的有效方法之一。以高山滑雪中心赛道基岩为对象,采用颗粒流离散单元方法对含有不同倾角节理的岩石试件进行数值试验,研究了不同倾角节理对岩石强度的影响以及岩石试件的破坏模式。结果表明:含节理面岩石试件的抗压强度显著低于基岩,节理面倾角对其抗压强度的影响随着角度的增大会出现一定程度的降低,当其数值不大于45°时,其影响并不明显;但当节理倾角大于45°时,抗压强度会开始发生显著的降低,达到75°时其强度值最低。 展开更多
关键词 节理岩石 结构面 倾角 压缩试验 颗粒流离散元
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基于三轴试验的AC-20级配优化 被引量:1
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作者 蒋应军 谭云鹏 林宏伟 《江苏大学学报(自然科学版)》 EI CAS 北大核心 2020年第4期392-398,共7页
为了提高沥青混合料的高温稳定性,利用PFC^3D(partical flow code in 3 dimensions)软件构建沥青混合料三轴数值模拟方法,结合室内三轴试验评价了其可靠性.通过三轴数值模拟和室内三轴试验,研究粗集料级配、细集料级配和粗细集料比例对... 为了提高沥青混合料的高温稳定性,利用PFC^3D(partical flow code in 3 dimensions)软件构建沥青混合料三轴数值模拟方法,结合室内三轴试验评价了其可靠性.通过三轴数值模拟和室内三轴试验,研究粗集料级配、细集料级配和粗细集料比例对沥青混合料抗剪强度的影响规律.通过研究19.000,4.750,0.075 mm筛孔通过率对AC-20性能的影响,提出基于抗剪强度的AC-20矿料级配,并验证其路用性能.结果表明:沥青混合料三轴数值模拟结果与室内试验结果吻合度较好;当粒径为19.000~26.500,16.000~19.000,13.200~16.000,9.500~13.200,4.750~9.500 mm的粗集料的体积比为4:12:4:10:15、细集料取I=0.75时所对应的级配、粗细集料体积比为60:40时,沥青混合料抗剪强度最大;建议在19.000,4.750和0.075 mm通过率范围分别为90.0%~100.0%,35.0%~45.0%和4.0%~7.0%时,确定基于抗剪强度的AC-20优化级配范围;与规范级配相比,优化级配AC-20混合料抗剪强度和动稳定度分别提升26%,29%. 展开更多
关键词 沥青混合料 级配优化 三轴试验 数值模拟 离散颗粒
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高速远程滑坡沿程速度演化与冲击力分布研究——以三溪村滑坡为例 被引量:12
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作者 陈果 钮志林 +1 位作者 樊晓一 胡晓波 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期232-241,共10页
滑坡的运动速度是研究其致灾机制的关键因素,滑坡对建筑物的冲击力是评判其致灾强度的重要指标。对于灾难性高位远程滑坡而言,速度和冲击力是导致建筑损坏和人员伤亡的关键因素,由于灾难性滑坡的突发性、隐蔽性,以及目前现场监测技术的... 滑坡的运动速度是研究其致灾机制的关键因素,滑坡对建筑物的冲击力是评判其致灾强度的重要指标。对于灾难性高位远程滑坡而言,速度和冲击力是导致建筑损坏和人员伤亡的关键因素,由于灾难性滑坡的突发性、隐蔽性,以及目前现场监测技术的局限性,对其运动速度和冲击力的实时监测存在较大的难度。本文以三溪村为例,利用三维离散元软件PFC,结合无侧限单轴压缩试验进行参数标定,模拟三溪村滑坡启动、下滑、堆积和冲击山区房屋的整个过程。研究结果表明:(1)受地形影响,前缘右侧、中部、左侧岩土体峰值速度存在差异,中部岩土体呈现最大的峰值速度;(2)前缘右侧岩土体滑坡初始阶段呈现最大的加速度,前缘左侧岩土体减速阶段呈现最大的加速度;(3)滑坡冲击力时程关系呈现为单峰特征,冲击过程可划分为动态冲击阶段和准静态堆积阶段,且峰值冲击力与房屋距滑源区距离成反比。在三溪村滑坡的堆积阶段,山区房屋主要承受滑坡岩土体的静态堆积作用。建立的冲击力-时程演化关系、峰值冲击力-运程分布关系和峰值冲击力-速度的关系,可为山区建筑防灾减灾治理工程提供参考。 展开更多
关键词 离散颗粒 高速远程滑坡 山区建筑 前缘速度 冲击力
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矿山滑坡危岩体定向拆除抛掷爆破应急排险方法
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作者 胡斌 贾雅兰 +2 位作者 李京 魏二剑 马利遥 《金属矿山》 CAS 北大核心 2022年第7期89-96,共8页
矿山滑坡危岩体在极限状态下极易发生二次滑坡灾害,如何实现应急排险以及排险方法的安全有效性验证一直是困扰矿山企业的实际难题。以磨环凼西侧滑坡危岩体为研究对象,根据城市高层建筑定向拆除爆破的技术思路,提出一种定向拆除抛掷爆... 矿山滑坡危岩体在极限状态下极易发生二次滑坡灾害,如何实现应急排险以及排险方法的安全有效性验证一直是困扰矿山企业的实际难题。以磨环凼西侧滑坡危岩体为研究对象,根据城市高层建筑定向拆除爆破的技术思路,提出一种定向拆除抛掷爆破应急排险方法,采用自下而上、由坡面向内逐孔毫秒微差爆破的方式,将滑坡危岩体定向抛掷到指定位置,以达到应急排险治理和方便采装运输的目的。考虑现场排险试验的不可逆性,采用离散元方法,建立等比例矿山危岩体爆破动力分析模型,利用炸点颗粒膨胀法模拟爆破作用,设置无反射边界,并对最终爆破排险效果进行分析,以提前验证该方法的可靠性。结果表明:以50 ms的起爆时差,由740 m—760 m—780 m平台、自坡面向内依次起爆时,大块率小,无根底,可将滑坡危岩体全部清除;危岩体最远抛掷距离为186 m,符合《爆破安全规程》(GB 6722—2014)的飞石安全距离规定,最大爆堆高度为22 m,主要堆积在坡脚685 m平台,可实现危岩体的安全快速采装运输。研究成果为该类“摇摇欲坠”的滑坡危岩体的安全快速治理提供了一种新的方法,具有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 矿山滑坡危岩体 定向抛掷爆破 应急爆破排险 离散颗粒软件 数值模拟
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