核级石墨PFC^(2D)模型的宏细观参数分析

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作者 陆忠晓 陈红鸟 +2 位作者 沈杰 许应杰 刘灯凯 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期290-298,共9页

颗粒流软件PFC能够很好地处理非连续介质力学的问题,模拟核级石墨的损伤和断裂过程具有独特的优势。在采用PFC^(2D)模拟核级石墨时,为了增加模拟的便捷性,实现了PFC^(2D)细观参数的快速标定。本文首先设计了四因素四水平的正交试验,分... 颗粒流软件PFC能够很好地处理非连续介质力学的问题,模拟核级石墨的损伤和断裂过程具有独特的优势。在采用PFC^(2D)模拟核级石墨时,为了增加模拟的便捷性,实现了PFC^(2D)细观参数的快速标定。本文首先设计了四因素四水平的正交试验,分析了核级石墨的宏观参数与PFC^(2D)的细观参数关系;然后基于建立的核级石墨宏细观参数的关系,采用PFC^(2D)模拟石墨IG11的三点弯曲试验,并从位移场变形、荷载-位移曲线和断裂参数三个方面验证其宏细观参数关系的正确性。结果表明,弹性模量E随平节理模量E_(c)的增加线性增加;抗拉强度σ_(t)随平节理抗拉强度σ_(b)的增加线性增加;泊松比ν随平节理刚度比k_(n)/k_(s)的增加先增大后减小;数值模拟的位移场变化和荷载-裂缝口张开位移P-CMOD曲线与试验结果较吻合,此外,断裂参数的最大误差不超过3.57%。 展开更多

关键词 核级石墨 PFC^(2d) 正交试验设计 宏细观参数关系

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基于数字图像的非均质岩土材料细观结构PFC^(2D)模型 被引量：52

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作者 徐文杰 胡瑞林 王艳萍 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期358-362,共5页

提出了一种基于数字图像处理的非均质岩土材料细观结构PFC2D数值计算模型自动生成方法,并采用VC++.NET编写了相应的接口程序.从而实现了非均质材料细观结构PFC2D软件建模的快速、真实及自动化等优点.通过对土石混合体这一典型非均质岩... 提出了一种基于数字图像处理的非均质岩土材料细观结构PFC2D数值计算模型自动生成方法,并采用VC++.NET编写了相应的接口程序.从而实现了非均质材料细观结构PFC2D软件建模的快速、真实及自动化等优点.通过对土石混合体这一典型非均质岩土材料的建模及分析实例,建立了土石混合体真实的细观结构PFC2D数值计算模型.分析计算表明,基于数字图像处理的PFC2D模型生成技术不但提高了建模和数值模拟分析的精度,而且对于进一步研究土石混合体等非均质材料的细观力学特征具有重要的意义. 展开更多

关键词 数字图像处理 非均质材料 细观结构 PFC^2d 土石混合体

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基于PFC^(2D)软件的柿树沟泥石流运动过程数值模拟 被引量：9

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作者 左正金 李才 +2 位作者 王硕楠 胡媛媛 左伟 《水电能源科学》 北大核心 2014年第9期135-138,152,共5页

为了解泥石流的启动及运动过程,以栾川县柿树沟泥石流堆积体为例,基于堆积体室内大型直剪试验指标,利用PFC2D模拟软件对其启动及运动过程进行仿真数值模拟,分析了不同工况下堆积体的运动速度场、应力场及位移场,研究了崩滑松散碎屑堆积... 为了解泥石流的启动及运动过程,以栾川县柿树沟泥石流堆积体为例,基于堆积体室内大型直剪试验指标,利用PFC2D模拟软件对其启动及运动过程进行仿真数值模拟,分析了不同工况下堆积体的运动速度场、应力场及位移场,研究了崩滑松散碎屑堆积物质启动、形成泥石流的过程和机制。结果表明,强降雨是柿树沟沟内松散堆积体启动形成泥石流的触发因素;中雨工况下,地表径流的冲刷力仅对堆积体表层有影响,但堆积体整体形态基本无变化;暴雨工况下,泥石流沟上游的洪水迫使土石颗粒脱离堆积体表面,后缘表层土体首先开始运动,产生的推挤力不断推动前方堆积土体向前运动,坡面形态发生显著变化;暴雨时间越长,堆积土体的运动速度和位移也越大,最终导致堆积体发生连锁式破坏,形成泥石流。 展开更多

关键词 柿树沟 堆积体 泥石流 PFC^2d 运动过程 数值模拟

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基于PFC^(2D)岩石颗粒破碎强度和能量的分形模型 被引量：7

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作者 冯兴波 奚悦 +1 位作者 宋丹青 徐永福 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2016年第4期629-634,共6页

颗粒的破碎强度随着粒径的增大而减小,即颗粒破碎的尺寸效应,分形模型为解释固体颗粒破碎的尺寸效应提供了可行的方法。根据岩石颗粒破碎时的分形特征,采用Sammis破碎准则,通过模拟分析得出岩石颗粒破碎能量和强度的分形模型,建立和验... 颗粒的破碎强度随着粒径的增大而减小,即颗粒破碎的尺寸效应,分形模型为解释固体颗粒破碎的尺寸效应提供了可行的方法。根据岩石颗粒破碎时的分形特征,采用Sammis破碎准则,通过模拟分析得出岩石颗粒破碎能量和强度的分形模型,建立和验证用分维D来表示岩石颗粒破碎的能量和强度准则,得出并验证了岩石颗粒破碎分维的确定方法。利用离散元软件PFC^(2D)的黏结颗粒模型BPM(Bonded Particle Model)模拟了小孔隙率n=0.12和大孔隙率n=0.3,即密实和松散两种情况。其中小孔隙率采用在模型上添加小颗粒的新方法,分别做了400组粒径不等的数值模拟试验,从粒径与破碎强度、破碎能量之间的关系和应力-应变曲线3个方面进行了统计,验证了岩石颗粒破碎强度与分维D的理论关系为σf∝dD-3,并得出颗粒破碎时的能量和与分维D之间的关系为Ef∝dD-1。验证了分形理论在分析颗粒破碎的尺寸效应中的较好应用,为确定岩石颗粒的破碎强度和岩石堆砌体剪切强度提供新的方法和参考意见。 展开更多

关键词 PFC^2d 岩石颗粒 破碎强度 破碎能量 分维

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基于PFC^(2D)的镁碳质耐火材料断裂行为模拟研究 被引量：2

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作者 常庆明 程钊 +3 位作者 袁丹丹 张浩 桑绍柏 潘成刚 《武汉科技大学学报》 CAS 北大核心 2016年第4期273-277,共5页

将镁碳质耐火材料视为骨料和细粉基质组成的两相复合材料,采用基于离散元的颗粒流模拟软件PFC2D,将材料离散成刚性颗粒组成的模型,把颗粒细观参数的变化与宏观力学特性联系起来,构建镁碳质耐火材料在1000℃下的试验模型,模拟试样三点弯... 将镁碳质耐火材料视为骨料和细粉基质组成的两相复合材料,采用基于离散元的颗粒流模拟软件PFC2D,将材料离散成刚性颗粒组成的模型,把颗粒细观参数的变化与宏观力学特性联系起来,构建镁碳质耐火材料在1000℃下的试验模型,模拟试样三点弯曲的载荷-位移曲线,对材料裂纹的扩展进行分析,并通过改变摩擦系数、平行粘结刚度比、孔隙率以及平行粘结弹性模量,对比分析细观参数对载荷力峰值大小的影响情况。结果表明,采用PFC2D可准确模拟镁碳质耐火材料在三点弯曲时的断裂行为;材料的摩擦系数和平行粘结弹性模量与试样所受最大载荷力呈正比关系,而孔隙率和平行粘结刚度比与试样所受最大载荷力呈反比关系。 展开更多

关键词 镁碳质耐火材料 离散元 三点弯曲 断裂行为 细观力学 颗粒流 PFC^2d

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地下采矿引起地表塌陷离散元PFC^(2D)数值模拟研究 被引量：8

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作者 魏媛 王飞飞 +3 位作者 任青阳 肖宋强 陈斌 靳红华 《矿冶工程》 CAS 北大核心 2023年第2期30-34,共5页

采用离散元PFC^(2D)建立了地质剖面颗粒流模型,研究了矿体开采过程中上覆岩层裂缝形成与发展过程,揭示上覆岩层逐渐垮塌崩落的机理。结果表明,随着矿体的开采,裂隙不断向上发展,裂隙数增加。开采矿体后形成的采空区造成了上覆岩层的拉裂... 采用离散元PFC^(2D)建立了地质剖面颗粒流模型,研究了矿体开采过程中上覆岩层裂缝形成与发展过程,揭示上覆岩层逐渐垮塌崩落的机理。结果表明,随着矿体的开采,裂隙不断向上发展,裂隙数增加。开采矿体后形成的采空区造成了上覆岩层的拉裂⁃剪裂破坏,岩层中不断有新生裂缝产生。上覆岩层主要以拉裂缝发展为主,在拉裂缝发展区域两端产生部分剪破坏裂缝,在空区两端已经出现向上发展的裂缝集聚,是空区顶板逐渐垮塌崩落的征兆。开采第3分层和第4分层矿体后,出现了局部顶板垮塌现象,且垮塌崩落逐渐发展为整个采空区顶板垮塌,最终垮塌崩落至地表,在地表初步形成一个小塌陷坑。塌陷坑发展过程依据裂隙数可细分为平稳发展时期、缓慢发展时期、快速发展时期和结束发展时期,揭示了井下矿体开采致使上覆岩层拉裂⁃空区两端剪裂⁃整体垮塌崩落的形成机理。 展开更多

关键词 采矿工程 地质灾害 地表塌陷 数值模拟 离散元PFC^(2d)

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PFC^(2D)平节理模型细观参数标定方法 被引量：16

7

作者 张宝玉 张昌锁 +1 位作者 王晨龙 郝保钦 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期665-673,共9页

细观参数的快速准确确定对PFC正确模拟岩石力学性能非常重要。目前,平节理模型细观参数的标定研究均未考虑对泊松比和压拉比有很大影响的黏结比例φ_(b)和影响岩石强度及裂纹产生难易程度的黏结强度变异系数R_(sd)这两个细观参数,且未... 细观参数的快速准确确定对PFC正确模拟岩石力学性能非常重要。目前,平节理模型细观参数的标定研究均未考虑对泊松比和压拉比有很大影响的黏结比例φ_(b)和影响岩石强度及裂纹产生难易程度的黏结强度变异系数R_(sd)这两个细观参数,且未考虑作为判断围岩损伤范围重要指标的宏观参数起裂强度σ_(ci)。在参数中新增φ_(b),R_(sd)和σ_(ci),采用正交数值试验方法研究了平节理模型8个细观参数与岩石6个宏观参数之间的相关性,确定了各宏观参数与主要细观参数之间的拟合关系,并分析了宏细观参数间的趋势关系。在此基础上,提出了平节理模型细观参数的标定流程,然后根据片麻花岗岩物理试验的宏观力学参数确定了模型的细观参数并进行数值试验,模拟结果与物理试验结果基本吻合,说明标定流程可行。 展开更多

关键词 岩石 PFC^(2d) 平节理模型 正交试验设计 细观参数标定

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基于PFC^(2D)的冬瓜山铜矿爆破参数优化 被引量：10

8

作者 黄尘 李江腾 +1 位作者 赵远 刘双飞 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期1-4,共4页

以铜陵冬瓜山铜矿采场爆破为研究对象,基于矿山爆破设计参数,建立了PFC^(2D)数值爆破模型,对拟定的12组不同爆破参数进行模拟优化试验,通过分析不同参数下模拟爆破效果及监测点的应力值,得出最优爆破参数为:排距2.5 m、孔距2.5 m;现场... 以铜陵冬瓜山铜矿采场爆破为研究对象,基于矿山爆破设计参数,建立了PFC^(2D)数值爆破模型,对拟定的12组不同爆破参数进行模拟优化试验,通过分析不同参数下模拟爆破效果及监测点的应力值,得出最优爆破参数为:排距2.5 m、孔距2.5 m;现场生产实践证实,采用此爆破参数时能达到良好的爆破效果,验证了PFC^(2D)数值程序模拟爆破的可行性。 展开更多

关键词 冬瓜山铜矿 PFC^(2d) 爆破参数 排距 孔距

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基于PFC^(2D)的柿子树坪滑坡变形特征模拟研究 被引量：9

9

作者 惠航 刘锋 +1 位作者 冯兵 赵法锁 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第3期973-981,共9页

柿子树坪滑坡近年来受雨季持续性降雨以及当地基础建设的影响,发生了多次小规模滑塌,目前滑坡威胁范围包括:村民33户156人,通村公路约320 m。通过现场调查以及勘探结果,分析导致该滑坡发生变形的因素。根据不同工况下的滑坡稳定性的计... 柿子树坪滑坡近年来受雨季持续性降雨以及当地基础建设的影响,发生了多次小规模滑塌,目前滑坡威胁范围包括:村民33户156人,通村公路约320 m。通过现场调查以及勘探结果,分析导致该滑坡发生变形的因素。根据不同工况下的滑坡稳定性的计算结果,借助PFC^(2D)软件对该滑坡的破坏过程以及变形特征进行模拟分析。结果表明,该滑坡在土体饱和状态下,首先发生蠕滑变形,并因自重作用的影响使得变形量的逐渐增加,坡脚处应力持续积累,最先出现剪出破坏,并不断向后发展,导致整体滑动,表现出典型的牵引式破坏。并在运动过程中呈现出前缘沿接触面发生滑移、坡顶出现张拉裂缝、中部锁固段剪断的阶段性变形特征。此研究结果与现场勘察结果相吻合,可为该滑坡的防治提供参考。 展开更多

关键词 稳定性 PFC^(2d) 破坏过程 变形特征

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基于PFC^(2D)的高填黄土减载明洞土体固结蠕变分析 被引量：4

10

作者 后浩斌 李盛 +1 位作者 尤著刚 何永泽 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第32期14360-14369,共10页

为探究黄土固结蠕变对减载明洞(cut-and-cover tunnel, CCT)周围土压力及土体位移的影响,首先通过离散元软件PFC^(2D)建立虚土减载的高填黄土明洞(high-filled cut-and-cover tunnel, HFCCT)模型,研究了明洞洞顶土压力,不同填方深度处... 为探究黄土固结蠕变对减载明洞(cut-and-cover tunnel, CCT)周围土压力及土体位移的影响,首先通过离散元软件PFC^(2D)建立虚土减载的高填黄土明洞(high-filled cut-and-cover tunnel, HFCCT)模型,研究了明洞洞顶土压力,不同填方深度处的竖向土压力和竖向位移,填土表面沉降及土颗粒接触力链随黄土(填土和虚土)固结蠕变的演化规律,并就相关影响因素[虚土(relatively low-compacted soil, RLC)厚度、宽度、矢跨比]变化对考虑土体固结蠕变条件下明洞受力的影响进行了参数化分析,确定了虚土减载时的最佳参数取值。结果表明:虚土减载时,由于其压实度较低,压缩性较大,能够在土体内部激发土拱效应,具有减载效果;随着土体的固结蠕变,土颗粒间的接触趋于紧密,压缩性降低,土拱效应逐渐消失,减载效果被削弱;伴随土体的固结蠕变,减载明洞各层的竖向土压力及竖向位移呈现先增大、后回调、最终稳定的特征;明洞顶的接触力链由稀疏变为密集,分布趋于均匀,说明固结蠕变促进了土体内部的应力重分布,土颗粒间接触更加紧密,各土层的应力分布趋于均匀;当土体的固结蠕变基本稳定时,填土表面的竖向沉降量将达到累积沉降量的90%以上。明洞在考虑土体固结蠕变影响时,虚土的最佳减载厚度为6.0 m,最佳减载宽度为12.8 m,最佳矢跨比为0.7。 展开更多

关键词 高填明洞(HFCCT) 黄土 减载 固结蠕变 PFC^(2d) 土压力 竖向位移

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基于PFC^(2D)的排土场边坡稳定性研究 被引量：11

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作者 贺超 崔松军 +3 位作者 王亮 许永权 邹平 王飞飞 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期15-18,共4页

以刚果(金)卡莫亚铜钴矿1#排土场边坡为研究背景,采用离散元PFC2D数值分析软件建立了排土场边坡模型,并对排土场边坡5个不同剖面进行了稳定性数值模拟研究,得到了排土场边坡在自然状态和含水状态下的颗粒位移变化云图。结果表明,自然状... 以刚果(金)卡莫亚铜钴矿1#排土场边坡为研究背景,采用离散元PFC2D数值分析软件建立了排土场边坡模型,并对排土场边坡5个不同剖面进行了稳定性数值模拟研究,得到了排土场边坡在自然状态和含水状态下的颗粒位移变化云图。结果表明,自然状态下,排土场边坡剖面1-1和2-2均为稳定状态;剖面3-3、4-4和5-5稳定性较差,由于岩层关系,边坡容易顺着岩层发生滑坡。含水状态下,5个边坡剖面均为不稳定状态,且边坡强度较小,降水时易发生滑坡灾害。排土场整体破坏的滑面形状为近圆弧型,因此边坡滑动模式为"圆弧型滑动"。研究结果可为同类型排土场安全稳定性分析提供参考。 展开更多

关键词 滑坡 边坡工程 排土场 边坡稳定性 PFC^(2d)

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水中高压电脉冲压裂煤岩体裂纹断裂演化特征

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作者 鲍先凯 张童 +3 位作者 崔广芹 姜斌 张晓凡 乔建龙 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第4期324-337,共14页

水中高压电脉冲压裂煤岩储层是提高煤层气开采效率的重要手段。为研究水中高压电脉冲压裂煤岩体过程中的裂纹断裂演化特征及规律,基于声发射技术,通过开展水中高压电脉冲压裂煤岩体试验,利用振铃、能量定量分析了不同放电电压作用下裂... 水中高压电脉冲压裂煤岩储层是提高煤层气开采效率的重要手段。为研究水中高压电脉冲压裂煤岩体过程中的裂纹断裂演化特征及规律,基于声发射技术,通过开展水中高压电脉冲压裂煤岩体试验,利用振铃、能量定量分析了不同放电电压作用下裂纹断裂演化特征,利用事件分布以及分形维数分析了裂纹发育扩展规律,结合PFC_(2D)颗粒流数值模拟,与试验声发射参数对比,进一步从细观尺度研究了裂纹起裂扩展形态特征。结果表明:静水压一定的条件下,不同放电电压致裂煤岩体存在最佳放电次数,煤岩体试件声发射累积振铃计数、最大振铃计数以及累积能量达到峰值,达到最佳放电次数后继续放电,各参数逐渐减小。随着放电电压、放电次数增加,煤岩体内部形成大量微裂纹和多条斜向45°的X形主裂纹,达到最佳放电次数后继续放电,微裂纹数量、规模、密集程度基本不再增加,而贯通性主裂纹进一步发育、扩展,长度继续增加。随着放电次数增加,分形维数值逐渐减小,裂纹逐渐从随机、无序性微裂纹向有序性、贯通性主裂纹调整,裂纹复杂程度逐渐减小。数值模拟结果显示:钻孔水中放电后煤岩体钻孔周围形成了大量微裂纹和数量不等的主、次裂纹,随着放电电压和放电次数的增加,主裂纹长度增加明显。研究结果可为水中高压电脉冲压裂煤岩储层技术应用提供理论支撑。 展开更多

关键词 水中高压放电 声发射 裂纹断裂演化 PFC^(2d)数值模拟 致裂效果

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循环荷载下双裂隙砂岩弹性模量及裂纹动态演化 被引量：2

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作者 王述红 庄贤鹏 +1 位作者 王菲 赵乾百 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期361-371,共11页

为研究不同岩桥倾角砂岩在循环荷载作用下的弹性模量变化和裂纹动态演化规律,对裂隙倾角固定为45°,岩桥倾角分别为15°,45°,75°,90°,105°的砂岩试件开展了单轴循环加、卸载试验和PFC^(2D)模拟.结果表明,... 为研究不同岩桥倾角砂岩在循环荷载作用下的弹性模量变化和裂纹动态演化规律,对裂隙倾角固定为45°,岩桥倾角分别为15°,45°,75°,90°,105°的砂岩试件开展了单轴循环加、卸载试验和PFC^(2D)模拟.结果表明,不同裂隙砂岩的弹性模量随循环荷载作用得到了明显的强化;在循环荷载作用下,应力-应变曲线与离散元模拟得到的试件瞬时微裂纹演化曲线存在对应关系;岩桥倾角对砂岩的破坏模式有影响,PFC^(2D)模拟的裂纹动态演化可以合理地反映岩石中裂纹的萌生位置、扩展方向.基于微裂纹数目所定义的损伤与破坏模式很好地对应,岩桥倾角为45°时原始损伤是最大的. 展开更多

关键词 双裂隙砂岩 循环荷载 弹性模量 应力-应变曲线 PFC^(2d) 破坏模式 损伤变量

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正交-响应面法在PBM细观参数标定中的应用

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作者 张慧梅 马志敏 +1 位作者 陈世官 王赋宇 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期183-191,共9页

数值模拟作为研究岩石力学特性、再现细观裂纹演化的主要途径,已受到大量关注。现有的数值模拟参数标定方法主要为试错法及正交试验法,但二者都未能充分考虑细观参数交互作用的影响,模拟精度欠佳且宏观破坏形态与室内试验存在较大差异... 数值模拟作为研究岩石力学特性、再现细观裂纹演化的主要途径,已受到大量关注。现有的数值模拟参数标定方法主要为试错法及正交试验法,但二者都未能充分考虑细观参数交互作用的影响,模拟精度欠佳且宏观破坏形态与室内试验存在较大差异。因此,采用正交-响应面法相结合的数值分析方法,首先通过正交试验筛选出具有显著影响的平行黏结模型(PBM)细观参数,其次应用响应面法(RSM)研究其交互作用对模型试样宏观参量的影响规律,最后结合岩石宏观破坏形态提出一套PBM参数标定流程。结果表明:有效模量E*与刚度比k n/k s对弹性模量E影响显著;k n/k s、接触摩擦系数μ、最小颗粒半径R_(min)对泊松比ν影响显著;黏聚力c与法向黏结强度σc及其交互作用对单轴抗压强度UCS影响显著,应用响应面法计算分析得出的细观参数的模拟值与试验值误差绝对值小于7%,且二者应力应变曲线力学特征相似,宏观破坏形态相同,证明所提出的PBM细观参数标定流程具备科学性和可靠性。 展开更多

关键词 细观参数标定 正交-响应面法 平行黏结模型 二维颗粒流程序(PFC^(2d))

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基于伯格斯混杂接触的砂质泥岩加轴压卸围压蠕变细观研究 被引量：1

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作者 李庆文 徐康康 +4 位作者 高翔 潘创创 钟宇奇 聂帆帆 高森林 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第6期44-61,共18页

为了探究不同轴-围增卸比下深部软岩蠕变特性和失稳规律,利用颗粒流程序(PFC^(2D))进行二次开发,并引入一种伯格斯-平行黏结混杂接触,建立了不同开采条件下砂质泥岩细观蠕变模型,基于已有砂质泥岩常规三轴压缩和加轴压卸围压蠕变试验验... 为了探究不同轴-围增卸比下深部软岩蠕变特性和失稳规律,利用颗粒流程序(PFC^(2D))进行二次开发,并引入一种伯格斯-平行黏结混杂接触,建立了不同开采条件下砂质泥岩细观蠕变模型,基于已有砂质泥岩常规三轴压缩和加轴压卸围压蠕变试验验证了细观模型的可靠性,并在此基础上开展了不同加轴压卸围压蠕变应力路径下砂质泥岩细观蠕变特性及能量演化规律研究。研究结果表明:3种轴-围增卸比下砂质泥岩应力-应变曲线均表现为应变硬化特征,峰值偏应力与总裂纹数随轴-围增卸比的增大而增大;设计了3种不同加轴压卸围压细观蠕变应力路径,在相同围压及其卸载速率下,随轴-围增卸比的增大,加速蠕变失稳阶段历时快速减少,轴-径应变极值的差值逐渐增大,且同阶段的轴向稳态蠕变速率也增大;随蠕变时间的增长,放顶煤和无煤柱开采的伯格斯接触占比呈先增加而后减小,保护层开采则呈先缓降后快速减小,且在同蠕变时间时,伯格斯接触占比与线性接触占比均随轴-围增卸比的增加而增长,平行黏结接触占比随轴-围增卸比的增加而下降;在相同围压及其卸载蠕变速率下,卸荷前砂质泥岩总能量以弹性能为主,卸荷后耗散能占主导地位,弹性能耗比初始阶段随轴应变的增加而呈非线性快速增长,后在前3个蠕变阶段呈“锯齿状”缓慢下降至加速蠕变阶段起始点,而后以较大速率突增,且增长速率随轴-围增卸比的增大而逐渐减小。 展开更多

关键词 砂质泥岩 PFC^(2d) 伯格斯-平行黏结接触 加轴压卸围压蠕变 弹性能耗比

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类节理岩石直剪试验力学特性的数值模拟研究 被引量：41

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作者 李晓锋 李海波 +2 位作者 夏祥 刘博 冯海鹏 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期583-591,共9页

节理岩体的剪切特性是主导岩体工程稳定性的关键因素。基于PFC^(2D)离散元颗粒流程序,结合室内试验结果对比分析,选取合理的细观参数进行数值模拟,分别从细观角度研究了节理岩石的裂纹发展、能量转化及声发射现象等特性,从宏观角度研究... 节理岩体的剪切特性是主导岩体工程稳定性的关键因素。基于PFC^(2D)离散元颗粒流程序,结合室内试验结果对比分析,选取合理的细观参数进行数值模拟,分别从细观角度研究了节理岩石的裂纹发展、能量转化及声发射现象等特性,从宏观角度研究了节理岩石的强度模型和破坏形态。结果表明:节理岩体主要呈现磨损和剪断两种破坏形态,不同的破坏形态对应不同的强度模型;随着剪切变形增加,岩体沿节理面发生破坏,弹性阶段以法向裂纹为主,而塑性阶段切向裂纹起主导作用,滑移区R、P裂纹贯通形成破碎带,节理面产生较大滑移;在应力达到峰值强度前,边界能主要转化为应变能,法向裂纹生成较多;越过峰值强度后,摩擦能快速增长,并伴随大量切向裂纹产生。与室内试验结果相比,PFC^(2D)较好地模拟了节理岩体剪切力学特性,弥补了室内试验中无法进行细观特性研究的缺陷,对于节理岩体后期研究提供了一些参考。 展开更多

关键词 类节理岩石 节理 直剪试验 PFC^(2d) 裂纹

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二维离散元模拟抗滑桩的折算方法研究 被引量：8

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作者 张晓平 王思敬 +1 位作者 王幼明 韩庚友 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期271-278,共8页

如何将抗滑结构折算为二维模型,是二维离散元模拟边坡加固计算的首要问题。针对抗滑桩,根据"弹性桩"的位移和内力计算公式,通过推导变换,得出桩身位移xy、转角?y与EI呈负相关,与桩身受力大小正相关;桩身任意点处的弯矩和剪力... 如何将抗滑结构折算为二维模型,是二维离散元模拟边坡加固计算的首要问题。针对抗滑桩,根据"弹性桩"的位移和内力计算公式,通过推导变换,得出桩身位移xy、转角?y与EI呈负相关,与桩身受力大小正相关;桩身任意点处的弯矩和剪力与EI无关,只与桩身受力大小正相关。该规律在"刚性桩"条件下进行推理同样成立。利用这一规律,将间距为d的抗滑桩EI折算为实际的1/d,进行二维计算,能得到与实际相同的桩身位移和转角;二维计算的桩身应力值乘以d,得到实际的桩身应力值。对EI折算的不同折算组合进行模拟验证,结果表明,E或I各单独折算或EI均进行折算,能得到相同的桩身应力和变形。最后,对张石高速公路类土质边坡抗滑桩进行实例计算,折算后的抗滑桩能够计算出与实际规律相符的桩身应力和应变。 展开更多

关键词 抗滑桩 离散元 PFC^2d 数值模拟 二维折算

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垮落矸石注浆充填体压实特性的颗粒流模拟 被引量：19

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作者 李兴尚 许家林 +1 位作者 朱卫兵 庄德林 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期373-377,共5页

利用PFC计算程序建立了垮落矸石充填体的颗粒流模型,通过颗粒流数值模拟试验,再现了煤层采出、顶板垮落、注浆充填、充填体压实整个动态发展过程.通过改变模型中颗粒数目、接触刚度和法向刚度等细观参数,研究了充填率、充填材料的胶结... 利用PFC计算程序建立了垮落矸石充填体的颗粒流模型,通过颗粒流数值模拟试验,再现了煤层采出、顶板垮落、注浆充填、充填体压实整个动态发展过程.通过改变模型中颗粒数目、接触刚度和法向刚度等细观参数,研究了充填率、充填材料的胶结强度和弹性模量等宏观性质对充填体压实特性的影响.研究发现:充填率是影响充填体压实特性的最敏感因素,15%为试验模型的临界充填率,当大于15%时,充填体的压实曲线急剧改变;在相同充填率下,充填料的胶结强度决定充填体的结构屈服应力,是影响充填体压缩下沉量的关键因素,但对压缩下沉量极限值没有影响;充填率越小,弹性模量对充填体压实特性影响越显著. 展开更多

关键词 垮落区注浆充填 压实特征 PFC^2d颗粒流程序 临界充填率

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层状黏性土中静压桩贯入特性颗粒流的数值模拟 被引量：9

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作者 王永洪 桑松魁 +2 位作者 刘雪颖 张明义 白晓宇 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期1250-1259,共10页

为深入探讨层状黏性土中静压桩的贯入机制,结合离散元PFC^(2D)软件在处理大变形、非线性等问题的优势,考虑到接触黏结模型对模拟土体的优越性,建立了静压桩贯入层状黏土中的离散元模型,实现了离散元中静压桩的贯入过程;探讨了静压桩贯... 为深入探讨层状黏性土中静压桩的贯入机制,结合离散元PFC^(2D)软件在处理大变形、非线性等问题的优势,考虑到接触黏结模型对模拟土体的优越性,建立了静压桩贯入层状黏土中的离散元模型,实现了离散元中静压桩的贯入过程;探讨了静压桩贯入过程中压桩力、桩端阻力、桩侧摩阻力以及桩侧径向压力随贯入深度的变化规律,从细观层次上分析了不同桩径的静压桩贯入层状土中土体接触力链的分布特征,明确了沉桩过程中土体位移的变化规律.试验结果表明:随着桩径的增大,土层的变化对压桩力的影响逐渐减小;桩侧摩阻力和桩侧径向土压力的变化规律相似,在同一贯入深度处均出现明显的退化现象;不同土层接触力链的表现形式不同,桩端位于粉质黏土层时,桩端的影响范围约为7D(D为桩径),桩端位于粉土层时,桩端的影响范围约为9D;粉质黏土中土颗粒主要以径向位移为主,而在粉土层中土颗粒位移受其上下土层的软硬程度制约. 展开更多

关键词 PFC^(2d) 数值模拟 静压桩 层状黏性土

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松软低透气性煤层水力压裂增透瓦斯抽采技术研究 被引量：24

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作者 王建伟 《矿业安全与环保》 北大核心 2021年第6期47-52,共6页

为解决松软低透气性煤层瓦斯抽采难度大、效率低的难题,以新景煤矿3#煤层为研究对象,采用PFC2D颗粒流数值模拟软件和控制变量法,研究不同注水流量和压裂时间对煤层水力压裂半径、裂缝最大开度和裂缝数目的影响。研究结果表明:松软低透... 为解决松软低透气性煤层瓦斯抽采难度大、效率低的难题,以新景煤矿3#煤层为研究对象,采用PFC2D颗粒流数值模拟软件和控制变量法,研究不同注水流量和压裂时间对煤层水力压裂半径、裂缝最大开度和裂缝数目的影响。研究结果表明:松软低透气性煤层水力压裂半径、裂缝最大开度和裂缝数目与注水流量和压裂时间均呈幂函数形式增长。基于松软低透气性煤层的特点,引入压裂液效率,得到了压裂半径、裂缝最大开度和裂缝数目的修正计算公式。基于新景煤矿3#煤层实际工程地质条件,在南五底抽巷进行了现场水力压裂试验。试验结果表明:当泵注压力为20~25 MPa、注水量为90~100 m^(3)时,水力压裂半径约为50 m;水力压裂区域煤层透气性系数、平均抽采瓦斯浓度、百米巷道瓦斯抽采量和单孔平均抽采瓦斯纯流量分别为未压裂区域煤层的22.0、2.2、2.4、2.7倍,为新景煤矿3#煤层水力压裂参数选取和瓦斯抽采设计提供了技术指导。 展开更多

关键词 松软低透气性煤层 水力压裂 PFC^(2d) 注水参数 瓦斯抽采

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