某排土场边坡变形的二维颗粒流仿真研究 被引量：2

1

作者 林玫玲 简文彬 《有色金属（矿山部分）》 2017年第1期83-87,97,共6页

排土场失稳破坏将产生重大的灾难性后果。由于排土场的特殊性,其失稳变形破坏机制更为复杂。以福建某露天矿排土场为原型,用颗粒流软件PFC2D对其进行饱和工况下的变形破坏过程模拟,根据坡形变化图、位移矢量图以及测量圈的孔隙率监测数... 排土场失稳破坏将产生重大的灾难性后果。由于排土场的特殊性,其失稳变形破坏机制更为复杂。以福建某露天矿排土场为原型,用颗粒流软件PFC2D对其进行饱和工况下的变形破坏过程模拟,根据坡形变化图、位移矢量图以及测量圈的孔隙率监测数据探究排土场的破坏机制,总结排土场变形破坏规律。结果表明,上部堆积体最先产生滑移,对下部产生堆挤,使得坡脚隆起、细颗粒挤出,最终导致整体性滑移;于基岩面附近产生沿基岩面的折线滑动,越靠近临空面则逐渐演化为圆弧滑动;变形过程中,孔隙率变化可分为两类:Ⅰ类孔隙率由大变小,Ⅱ类由小变大,两者在坡体破坏之时孔隙率增长速度接近。研究结果对排土场边坡的稳定分析具有理论和实际意义。 展开更多

关键词 排土场边坡 颗粒流软件 测量圈 位移矢量 孔隙特性

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基于颗粒流的模拟岩石结构面细观参数敏感性研究 被引量：7

2

作者 许强 黄曼 马成荣 《科技通报》 2018年第1期72-78,共7页

为确定基于颗粒流软件(PFC5.0)的颗粒流模型敏感性细观参数,利用数值试验,采用控制变量法研究细观参数对模拟岩石结构面各宏观力学参数的影响规律。结果表明:单轴抗压强度与平行黏结抗拉强度之间符合线性函数增长关系,与平行黏结黏聚力... 为确定基于颗粒流软件(PFC5.0)的颗粒流模型敏感性细观参数,利用数值试验,采用控制变量法研究细观参数对模拟岩石结构面各宏观力学参数的影响规律。结果表明:单轴抗压强度与平行黏结抗拉强度之间符合线性函数增长关系,与平行黏结黏聚力之间符合对数函数增长关系,与平行黏结摩擦角未表现出明显的函数关系;弹性模量与平行黏结抗拉强度之间符合线性函数增长关系,与平行黏结黏聚力之间符合对数函数增长关系,与平行黏结摩擦角未表现出明显的函数关系;泊松比与上述3个细观参数之间符合对数函数衰减关系;峰值抗剪强度与光滑节理黏结抗拉强度和光滑节理黏结黏聚力之间表现为线性函数增长关系,与光滑节理摩擦角之间符合对数函数增长关系。 展开更多

关键词 颗粒流软件 岩石结构面 细观参数 敏感性

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基于颗粒流的含交叉裂纹类岩石水力致裂细观机理研究 被引量：4

3

作者 张权 饶秋华 +2 位作者 沈晴晴 谭攀 李鹏 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期669-677,共9页

针对目前岩石在水力耦合作用下交叉裂纹扩展机理认识不足的问题,采用颗粒流软件(PFC2D)的平直节理接触模型和流域法,模拟计算含交叉裂纹的类岩石三轴压缩水力致裂过程,分析双向水平主应力差和主、次裂纹倾角对水力裂纹起裂、扩展及贯通... 针对目前岩石在水力耦合作用下交叉裂纹扩展机理认识不足的问题,采用颗粒流软件(PFC2D)的平直节理接触模型和流域法,模拟计算含交叉裂纹的类岩石三轴压缩水力致裂过程,分析双向水平主应力差和主、次裂纹倾角对水力裂纹起裂、扩展及贯通的影响规律,并揭示其细观断裂机理。研究结果表明:数值模拟与试验结果吻合较好。当有或无水平主应力差时,水力裂纹沿着或偏离水平最大主应力方向扩展,与交叉裂纹贯通或不贯通,细观机理均为拉伸断裂。增加水平主应力差可明显降低临界水压力,易形成网状裂纹,有利于提高资源开采效率。 展开更多

关键词 颗粒流软件(PFC2D) 平直节理模型 交叉裂纹 水力致裂 细观机理

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砌体结构倒塌全过程的颗粒流数值模拟

4

作者 许以柔 白羽 《科技通报》 2023年第6期78-83,共6页

为研究砌体结构在地震作用下的倒塌机理,本文通过PFC2D(Particle Flow Code,PFC)颗粒流软件建立一个三层两跨砌体模型,输入地面震动波,模拟砌体结构在地震作用下的倒塌。结果表明:通过设置合理的模型参数,使用PFC2D软件可以较好地模拟... 为研究砌体结构在地震作用下的倒塌机理,本文通过PFC2D(Particle Flow Code,PFC)颗粒流软件建立一个三层两跨砌体模型,输入地面震动波,模拟砌体结构在地震作用下的倒塌。结果表明:通过设置合理的模型参数,使用PFC2D软件可以较好地模拟砌体倒塌的全过程。通过对模型的裂纹分布、应力应变及位移等进行分析,较好地反映出砌体结构在地震作用下构件开裂、失效、局部倒塌到整体倒塌的全过程。可以定性了解砌体结构在强震作用下的薄弱部位:边缘墙破坏更严重,底层墙体比上层严重,砌体房屋门窗洞口四角处更易发生破坏。PFC2D颗粒流软件有计算速度快和易实现大规模计算的优点,应用范围广泛。使用该软件并将其应用于建筑物的动态灾变过程研究,能够找出结构的易损部位,方便设计人员采取针对性措施来提高其抗震性能,也能为多层砌体结构建筑的抗震加固提供依据。 展开更多

关键词 砌体结构 倒塌过程 数值模拟 PFC2D颗粒流软件

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基于改进PFC流固耦合算法的页岩水力压裂裂缝扩展研究 被引量：3

5

作者 刘先珊 曾南豆 +1 位作者 李涛 张立君 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期3545-3560,共16页

针对颗粒流软件PFC中传统流固耦合算法的局限性,提出使用几何图形定义流动管道替换接触定义流通管道的流固耦合分析技术,解决基本算法中因为接触破坏而流动管道失效的问题,能更准确地描述页岩破坏后裂缝的优先流效应。在此基础上,通过... 针对颗粒流软件PFC中传统流固耦合算法的局限性,提出使用几何图形定义流动管道替换接触定义流通管道的流固耦合分析技术,解决基本算法中因为接触破坏而流动管道失效的问题,能更准确地描述页岩破坏后裂缝的优先流效应。在此基础上,通过设定额外属性区分管道流和裂隙流,提出水力压裂裂缝开度的计算公式,并建立储层页岩水力压裂模型,分析不同地应力作用下的完整页岩裂缝扩展模式,验证水力压裂模型的可靠性。研究结果表明:不同地应力组合的压裂裂缝扩展模式不同,不同方向的地应力相差较大时,裂缝依然沿着最大主应力方向延伸,当层理倾角不同时,压裂裂缝以较大角度逼近层理面,且较易穿过层理面,当压裂裂缝逼近角较小时,易被层理捕获并延伸;注水压力增大时,基质裂缝迅速萌生扩展,流体流入扩展的裂缝中,压裂裂缝的延伸模式差异显著;当页岩层理密度越小时,起裂注水压力越大,但层理密度较大对裂缝延伸的阻碍效应更明显。 展开更多

关键词 水力压裂 颗粒流软件(PFC) 流固耦合 裂缝开度 裂缝扩展

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基于PFC的全长灌浆锚固系统渐进失效过程模拟

6

作者 刘秀军 马占国 《工程建设》 2024年第10期7-15,共9页

随着岩土锚固技术的飞速发展,锚固系统的变形破坏机理仍是当前的热点问题。鉴于PFC软件在模拟岩土体裂隙发育、扩展、失稳等非连续现象方面具有较明显的优越性,文章基于PFC5.0软件建立了全长灌浆锚固系统颗粒流计算分析模型,并根据室内... 随着岩土锚固技术的飞速发展,锚固系统的变形破坏机理仍是当前的热点问题。鉴于PFC软件在模拟岩土体裂隙发育、扩展、失稳等非连续现象方面具有较明显的优越性,文章基于PFC5.0软件建立了全长灌浆锚固系统颗粒流计算分析模型,并根据室内试验和现场拉拔试验结果对模型细观参数进行了标定,从位移场演化规律、应力场演化规律、裂隙扩展规律、组构变化规律以及能量变化等5个方面,系统地总结了全长灌浆锚固系统在拉拔荷载作用下的渐进失效特征。研究表明:PFC能够很好地应用于全长灌浆锚固系统等离散介质的模拟分析中,锚固系统内的位移场、应力场、裂隙、组构及能量等的变化规律均能反映其承载性能状况。 展开更多

关键词 颗粒流软件(PFC) 全长灌浆锚固系统 拉拔试验 渐进失效 数值模拟

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TBM双滚刀间距及入岩次序对破岩效果影响研究 被引量：2

7

作者 刘立鹏 刘海舰 +1 位作者 傅睿智 孙兴松 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2018年第4期56-62,共7页

TBM滚刀位置布置对于TBM掘进效率极为重要,为研究TBM双滚刀间距及入岩次序对破岩效果的影响,利用二维离散元颗粒流软件(PFC2D)建立TBM双滚刀破岩模型,对TBM破岩过程中裂纹的扩展、岩石破坏形式、岩片面积、破岩比能、滚刀推力等变化进... TBM滚刀位置布置对于TBM掘进效率极为重要,为研究TBM双滚刀间距及入岩次序对破岩效果的影响,利用二维离散元颗粒流软件(PFC2D)建立TBM双滚刀破岩模型,对TBM破岩过程中裂纹的扩展、岩石破坏形式、岩片面积、破岩比能、滚刀推力等变化进行了模拟分析。结果表明:(1)滚刀间距对于破岩效果具有较为明显的影响。间距过小时,滚刀间形成的岩片过于粉碎,滚刀间距过大,相邻滚刀形成的裂纹无法贯通,滚刀之间形成岩脊。间距不同破岩比能不同,存在最优滚刀间距现象。(2)滚刀入岩次序影响破岩效果。前后滚刀对于岩石的损伤深度和范围不同,同时破岩时左右滚刀所需垂直力较为接近,顺次破岩时后滚刀所需垂直力平均值小于前滚刀。相同滚刀间距下顺次破岩比能高于同时破岩时的比能,破岩效果将低于同时破岩情况。研究成果可为TBM滚刀布置设计提供一定参考。 展开更多

关键词 隧道工程 TBM双滚刀 颗粒流软件 破岩效果 滚刀间距 入岩次序

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基于PFC2D的岩土体孔隙统计算法分析 被引量：1

8

作者 袁俊平 史宇宙 +1 位作者 丁国权 王强林 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2017年第11期61-65,71,共6页

为了研究岩土材料微观孔隙结构特性,从机理上认识和掌握其宏观工程性质及其变化规律,基于PFC2D模拟岩土材料孔隙结构,对像素颗粒填充法的计算误差、像素颗粒尺寸选择及孔隙统计算法等进行了研究。研究结果表明:综合考虑误差控制与计算效... 为了研究岩土材料微观孔隙结构特性,从机理上认识和掌握其宏观工程性质及其变化规律,基于PFC2D模拟岩土材料孔隙结构,对像素颗粒填充法的计算误差、像素颗粒尺寸选择及孔隙统计算法等进行了研究。研究结果表明:综合考虑误差控制与计算效率,建议最小土石颗粒半径的1/20为适合的像素颗粒半径;对比孔隙体积统计的3种算法发现,舍入法是相对最优算法。在此基础上实现了等效孔径分布的统计,为三维孔隙结构模型的研究提供了理论依据,为进一步对岩土材料孔隙结构特性及其与宏观力学行为和工程性质间关系的研究提供了基础。 展开更多

关键词 孔隙结构 像素颗粒填充法 二维颗粒流软件 等效孔径分布曲线 舍入法

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考虑蠕滑特性的某黄土滑坡稳定性分析 被引量：6

9

作者 何德海 孟武 《兰州交通大学学报》 CAS 2019年第4期1-6,46,共7页

降水是引起黄土滑坡的主要因素之一.以西北某黄土滑坡为例,经实地勘查,选取典型剖面作为实体反演计算模型.采用敏感性分析计算方法,以经验值确定敏感性计算范围值,以天然状态拟合自重工况,以饱和状态拟合连续暴雨工况,比对滑坡饱和状态... 降水是引起黄土滑坡的主要因素之一.以西北某黄土滑坡为例,经实地勘查,选取典型剖面作为实体反演计算模型.采用敏感性分析计算方法,以经验值确定敏感性计算范围值,以天然状态拟合自重工况,以饱和状态拟合连续暴雨工况,比对滑坡饱和状态及自然状态下的稳定系数,并采用地质历史分析法进行稳定性判定,采用颗粒流软件(PFC)进行了滑坡变形失稳过程的数值模拟,计算结果有助于分析滑坡蠕滑变形特征及失稳机制,为边坡的加固设计提供有益的参考. 展开更多

关键词 滑坡 敏感性分析计算 颗粒流软件 蠕滑变形

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采空区位置对高陡硬质岩斜坡变形影响研究

10

作者 吉岚 赵建军 +2 位作者 万勋 李清淼 巫恩歌 《人民珠江》 2022年第3期66-76,共11页

地下采矿是影响斜坡变形的因素之一,采空区的位置影响斜坡变形程度。通过对3个采动斜坡坡体结构和采空区位置进行总结分析,并以永晟煤矿为研究对象,采用颗粒流软件(PFC;)模拟2次开采形成采空区的过程,研究了采空区右侧边界距坡肩不同距... 地下采矿是影响斜坡变形的因素之一,采空区的位置影响斜坡变形程度。通过对3个采动斜坡坡体结构和采空区位置进行总结分析,并以永晟煤矿为研究对象,采用颗粒流软件(PFC;)模拟2次开采形成采空区的过程,研究了采空区右侧边界距坡肩不同距离D(向坡内为负)对高陡硬质岩斜坡变形的影响。研究结果表明:采空区覆岩沉降曲线近似“U”型,随着D的增大,沉降范围先不变后扩大,覆岩面向临空面的横向变形更明显,且覆岩受扰动范围逐渐增大;随着第二次开采的进行,陡崖部位岩体迅速变形,D>-50 m时陡崖部位岩体产生的变形远远大于D≤-50 m时产生的变形。研究提出永晟煤矿后续开采应满足D<-50 m,同时为此类高陡硬质岩斜坡下的开采区间提供参考依据。 展开更多

关键词 地下采矿 高陡硬质岩斜坡 颗粒流软件 采空区位置

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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

11

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 离散元颗粒流软件 数值模拟

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土石混合体PFC模拟的力学特性和微观机制分析

12

作者 陈蕾 《武汉交通职业学院学报》 2018年第1期89-94,共6页

土石混合体的破坏形态比较复杂,抗压试验在研究其力学特性和破坏形态分析方面有着重要作用。现从微观角度出发运用PFC软件中颗粒簇(cluster)来创建岩石块体,制作土石混合体试样。结果表明,含石量的多少会影响不同土石混合体破坏时的剪... 土石混合体的破坏形态比较复杂,抗压试验在研究其力学特性和破坏形态分析方面有着重要作用。现从微观角度出发运用PFC软件中颗粒簇(cluster)来创建岩石块体,制作土石混合体试样。结果表明,含石量的多少会影响不同土石混合体破坏时的剪切带形态,含石量较低时,破裂主要发生在土颗粒之间的接触地带,试样内部比较容易形成几条贯通的破裂面,形状相对平直;当含石量较高时,破裂容易发生在碎石块颗粒的接触处,破裂面绕过碎石块颗粒,破裂面的起伏较不平整,变化也比较明显。另外,粒度组成也是一个影响土石混合体抗剪强度的重要因素,粒度分维数不同,其应力-应变曲线的峰值强度也有所变化;对于含石量和其他参数一定的土石混合体,存在一个最优的碎石块级配,当达到这一最优级配时,其抗剪强度达到最大;对于当粒度分维数达到相对较优的土石混合体,其破坏时剪切带出现的较晚,这样更便于试样的稳定。 展开更多

关键词 颗粒流软件(PFC) 土石混合体 力学特性 剪切滑移带

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加载速率影响下煤矸石充填材料力学特性数值试验研究

13

作者 石旺东 唐彬 +3 位作者 刘小虎 毛安 侯俊领 陶文斌 《煤炭技术》 2025年第5期30-33,共4页

为了探究加载速率对煤矸石充填材料力学性能的影响,基于室内单轴压缩试验,利用PFC2D颗粒流软件建立了煤矸石充填材料的数值模型,研究了不同加载速率下的应力-应变曲线、微裂纹数量以及破坏模式。结果表明:加载速率增大时,抗压强度和峰... 为了探究加载速率对煤矸石充填材料力学性能的影响,基于室内单轴压缩试验,利用PFC2D颗粒流软件建立了煤矸石充填材料的数值模型,研究了不同加载速率下的应力-应变曲线、微裂纹数量以及破坏模式。结果表明:加载速率增大时,抗压强度和峰值应变提升,破坏模式趋于延性。微裂纹数量随加载速率增大而增加,形成过程分为裂纹未出现、萌生、加速扩展和稳定4个阶段。模型内部出现了菱形的低位移区,试件边角处破坏较严重,而菱形区域几乎未见破坏。 展开更多

关键词 煤矸石充填材料 颗粒流软件 加载速率 抗压强度 裂纹数量 破坏模式

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