颗粒流方法及PFC2D程序 被引量：199

1

作者 周健 池永 +1 位作者 池毓蔚 徐建平 《岩土力学》 EI CAS CSCD 2000年第3期271-274,共4页

归纳总结了颗粒流模拟方法产生的背景 ,比较了与其他模拟方法的异同之处 。

关键词 颗粒流 数值模拟 PFC2d程序 钢筋混凝土结构

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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

2

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

3

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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垮落矸石注浆充填体压实特性的颗粒流模拟 被引量：19

4

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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砂石颗粒阻尼器的纵振抑制研究

5

作者 郭伟强 金勇 岳志恒 《噪声与振动控制》 北大核心 2025年第4期292-298,共7页

尝试将砂石颗粒阻尼器应用到船舶推进轴系纵振抑制中,采用PFC^(3D)颗粒流计算软件构建砂石颗粒阻尼器仿真模型,探究不同影响因素下砂石颗粒阻尼器能量消耗的变化规律。仿真结果表明:转速和填充比的变化对砂石颗粒阻尼器能量消耗均产生... 尝试将砂石颗粒阻尼器应用到船舶推进轴系纵振抑制中,采用PFC^(3D)颗粒流计算软件构建砂石颗粒阻尼器仿真模型,探究不同影响因素下砂石颗粒阻尼器能量消耗的变化规律。仿真结果表明:转速和填充比的变化对砂石颗粒阻尼器能量消耗均产生较大影响,激励振幅的影响较小。最后通过基于离散元仿真结果进行纵向振动抑制试验,发现砂石颗粒阻尼器在不同影响因素下对推进轴系纵向振动抑制的影响规律。试验结果表明:试验与仿真结果趋势比较吻合,即转速和质量填充比的变化对纵向振动抑制的影响较为显著,激振振幅变化的影响较小。 展开更多

关键词 振动与波 砂石颗粒阻尼 船舶推进轴系 PFC^(3d)颗粒流计算 纵向振动抑制 能量消耗

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岩石节理峰前循环直剪试验颗粒流宏细观分析 被引量：17

6

作者 刘新荣 邓志云 +3 位作者 刘永权 路雨明 刘树林 韩亚峰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期2103-2115,共13页

利用二维颗粒流(PFC2D)程序较为完善地实现了考虑二阶起伏体岩石节理的峰前循环数值直剪试验,并分别从宏观和细观角度分析了节理峰前循环直剪试验中节理累积损伤特征与抗剪强度的变化规律。对比分析已有的室内试验成果,验证了计算方法... 利用二维颗粒流(PFC2D)程序较为完善地实现了考虑二阶起伏体岩石节理的峰前循环数值直剪试验,并分别从宏观和细观角度分析了节理峰前循环直剪试验中节理累积损伤特征与抗剪强度的变化规律。对比分析已有的室内试验成果,验证了计算方法的可靠性。研究表明:①随着岩石节理一阶起伏角、法向压力的增大,节理的破坏模式按爬坡—爬坡啃断—啃断趋势发展,且抗剪强度随着一阶起伏角、法向压力的增大总体上呈增大趋势。②低幅值的循环荷载对节理剪切强度的影响极为有限,甚至可以忽略,但随着循环加载幅值的增加,节理起伏体上裂纹的扩展贯通程度、裂纹的数量均显著增多,表明循环加载幅值的大小是决定节理起伏体累积损伤速度的关键因素。③节理裂纹数量随循环加载次数的增大而增加,且有增速的趋势,在循环加载次数增加到某个量级时,裂纹出现激增的现象,表明节理疲劳裂纹的扩展贯通有累积后突变的演变特征;不同破坏模式下,节理的峰值抗剪强度均随着循环加载次数的增加呈现出先增后减的变化趋势,表明有限次数的循环加载有利于增大节理的峰值抗剪强度,但循环加载最终会因节理的累积损伤造成其抗剪强度的劣化。研究结果丰富了室内试验成果,有助于进一步认识岩石节理在微震频发作用下的累积损伤与强度劣化规律。 展开更多

关键词 峰前循环剪切 节理 二维颗粒流(PFC2d) 损伤特征 抗剪强度 微震

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基于颗粒流理论的露天矿排土场稳定性分析 被引量：3

7

作者 周喻 吴顺川 +1 位作者 马聪 张晓平 《中国矿业》 北大核心 2010年第7期94-97,101,共5页

以某露天矿排土场为研究背景,利用颗粒流理论及PFC2D程序,深入分析排土场变形、破坏规律及其稳定性。研究结果表明:①在地基承载力较好的情况下,排土场滑坡呈沿堆置体内部及地基表层的多方式组合形式,滑动面在堆置体内呈近似圆弧形状;... 以某露天矿排土场为研究背景,利用颗粒流理论及PFC2D程序,深入分析排土场变形、破坏规律及其稳定性。研究结果表明:①在地基承载力较好的情况下,排土场滑坡呈沿堆置体内部及地基表层的多方式组合形式,滑动面在堆置体内呈近似圆弧形状;②排土场滑体中,安全平台上部颗粒变形活动较为活跃,稳定性较差;③安全平台的设置,是控制排土场变形破坏的有效手段。研究表明,颗粒流技术为分析排土场稳定性问题提供了一种新的思路。 展开更多

关键词 排土场 颗粒流 PFC2d 稳定性

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基于不同地质要素土质边坡的地震变形破坏颗粒流模拟 被引量：10

8

作者 梁敬轩 胡卸文 许晓君 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2017年第6期1537-1546,共10页

为探讨地震作用下松散堆积体边坡的变形破坏特征,采用颗粒流模拟程序(PFC^(2D))输入水平向汶川地震波,对不同坡度及不同细观参数的土质边坡进行动力作用下变形破坏的全过程模拟。研究表明,相同地震力作用下坡度主要影响土质边坡的破坏范... 为探讨地震作用下松散堆积体边坡的变形破坏特征,采用颗粒流模拟程序(PFC^(2D))输入水平向汶川地震波,对不同坡度及不同细观参数的土质边坡进行动力作用下变形破坏的全过程模拟。研究表明,相同地震力作用下坡度主要影响土质边坡的破坏范围,边坡越陡,破坏深度越大,破坏边界越靠后;而细观参数则影响边坡的破坏形式,黏性土边坡的滑体保持了较好的整体性,滑面呈弧形;而砂性土边坡的破坏具有流变性且滑面呈上陡下缓的折线形。 展开更多

关键词 汶川地震 土质边坡 颗粒流(PFC2d) 失稳模式

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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

9

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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基于颗粒流方法的黄土地震滑坡数值模拟 被引量：4

10

作者 贾唯龙 常晁瑜 +3 位作者 李佩茹 张志伟 徐久欢 杨济源 《地震学报》 CSCD 北大核心 2022年第4期677-687,共11页

基于颗粒流理论研究土质边坡动力稳定性及其滑动过程是近年来滑坡研究的一个新热点。在野外调查和室内试验的基础上,通过标定土体细观参数、模型建立、动力输入、动态监测等过程,利用PFC2D程序模拟了西吉县兴平乡堡湾村下马达子滑坡的... 基于颗粒流理论研究土质边坡动力稳定性及其滑动过程是近年来滑坡研究的一个新热点。在野外调查和室内试验的基础上,通过标定土体细观参数、模型建立、动力输入、动态监测等过程,利用PFC2D程序模拟了西吉县兴平乡堡湾村下马达子滑坡的失稳破坏运动过程,得到了该滑坡的破坏运动机理。得到如下结论:(1)下马达子滑坡的失稳机制是在地震作用下斜坡前缘牵引、后缘推挤,使得坡肩受拉发生破坏,失稳后坡肩位置较大的速度和位移是地震滑坡破坏力强、致灾范围大的主要原因;(2)黄土地震滑坡的滑坡后壁相对平缓,这是区别于重力滑坡的重要特征之一;(3)颗粒流模拟得到的滑坡前后相对高差和长度与实际情况较为吻合,因此,颗粒流方法可以用于地震滑坡滑距的预测。 展开更多

关键词 黄土地震滑坡 颗粒流 PFC2d 滑坡机理 数值模拟

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基于颗粒破碎的粗粒土剪切强度的模拟分析 被引量：22

11

作者 徐永福 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2018年第6期1409-1414,共6页

颗粒破碎在岩土工程领域是很常见的现象,土工试验中无法显示颗粒破碎过程及其影响,本文采用离散单元软件PFC2D模拟了考虑颗粒破碎影响的粗粒土的直剪试验,给出了考虑颗粒破碎的粗粒土直剪试验的模拟方法,分析粗粒土的剪应力-剪切位移关... 颗粒破碎在岩土工程领域是很常见的现象,土工试验中无法显示颗粒破碎过程及其影响,本文采用离散单元软件PFC2D模拟了考虑颗粒破碎影响的粗粒土的直剪试验,给出了考虑颗粒破碎的粗粒土直剪试验的模拟方法,分析粗粒土的剪应力-剪切位移关系、剪胀和剪切强度等宏观力学行为,探讨基本颗粒间黏聚力、单颗粒孔隙率和粗粒土试样的孔隙率对剪切强度的影响。结果表明:颗粒破碎对剪切强度的破碎准则有影响,颗粒不破碎试样的剪切强度符合Mohr-Coulomb准则;颗粒破碎试样的强度包络线是幂函数关系。 展开更多

关键词 粗粒土 直剪试验 剪切强度 颗粒破碎 分形 PFC^2d数值模拟

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正交-响应面法在PBM细观参数标定中的应用

12

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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火灾引发超高层建筑非连续倒塌模拟研究 被引量：8

13

作者 杜东宁 张向东 崔铁军 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期53-59,共7页

为了解超高层建筑发生火灾后变形特征及失稳后的非连续坍塌过程,掌握引起变形和坍塌的原因,将三维颗粒流软件(PFC3D)作为模拟平台,设置核心筒-框架结构的超高层建筑火灾区域,并模拟坍塌过程。在考虑钢筋和混凝土共同作用结果的基础上,... 为了解超高层建筑发生火灾后变形特征及失稳后的非连续坍塌过程,掌握引起变形和坍塌的原因,将三维颗粒流软件(PFC3D)作为模拟平台,设置核心筒-框架结构的超高层建筑火灾区域,并模拟坍塌过程。在考虑钢筋和混凝土共同作用结果的基础上,提出火灾区域中构件属性设置方法及模拟步骤。分析得到造成建筑结构摆动的3种原因,一是火区位置不同导致上部结构对火区的压力不同,二是火区位置不同导致结构受到的约束不同,三是受热膨胀性使构件产生不同程度变形。结果表明:燃烧温度为500℃,3 h后建筑发生摆动,表现出对火区位置和燃烧时间敏感的特征。1 000℃下1 h内,建筑物首先发生破坏的是梁构件,然后是承重柱。即建筑一旦进入结构破坏阶段,坍塌将是迅速且不可逆的。 展开更多

关键词 超高层建筑 火灾 非连续性坍塌 三维颗粒流(PFC^3d) 燃烧温度

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基于多数值模拟方法联合的自然崩落法开采研究 被引量：13

14

作者 曾庆田 刘科伟 +1 位作者 严体 王李管 《黄金科学技术》 CSCD 2015年第1期66-73,共8页

受复杂地质条件影响,自然崩落法因其技术含量高,在实际生产应用前,需开展大量的理论和开采技术研究工作。为实现自然崩落开采技术在矿床开采中的科学有效应用,充分利用多种数值分析软件各自的功能优势,以雪鸡坪铜矿自然崩落法研究为例,... 受复杂地质条件影响,自然崩落法因其技术含量高,在实际生产应用前,需开展大量的理论和开采技术研究工作。为实现自然崩落开采技术在矿床开采中的科学有效应用,充分利用多种数值分析软件各自的功能优势,以雪鸡坪铜矿自然崩落法研究为例,利用MIDAS优越的建模功能,建立了复杂力学计算模型,并通过MIDAS和FLAC3D的耦合技术,实现MIDAS到FLAC3D数值计算模型的转换,采用FLAC3D软件对矿区自然崩落法开采崩落范围进行了数值模拟与计算,并采用颗粒流离散元PFC2D软件对放矿过程进行了模拟,分析了多斗均衡放矿方式和放矿步距的合理性,通过多数值分析软件的联合应用,完成了对矿区自然崩落开采工艺的数值计算与放矿过程模拟,对于指导矿山自然崩落采矿工艺的应用具有重要的意义。 展开更多

关键词 数值模拟 MIdAS FLAC3d 自然崩落法 颗粒流 PFC2d

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岩石剪切带形成与发展细观模拟及破坏机制研究 被引量：2

15

作者 焦雪峰 张文杰 康天合 《煤炭工程》 北大核心 2012年第2期104-107,共4页

为了解决资源整合煤矿中瓦斯、水等灾害的诱导因素,因此有必要研究其存在的机理。文章从岩石材料的细观结构入手,进行岩石剪切破坏过程的数值模拟研究,并利用PFC2D对岩石在压缩破坏过程中剪切带的形成与发展进行了模拟,分析了岩石的破... 为了解决资源整合煤矿中瓦斯、水等灾害的诱导因素,因此有必要研究其存在的机理。文章从岩石材料的细观结构入手,进行岩石剪切破坏过程的数值模拟研究,并利用PFC2D对岩石在压缩破坏过程中剪切带的形成与发展进行了模拟,分析了岩石的破坏机制。研究结果表明:剪切带在岩石试样峰值应力后,峰值点附近形成。岩石受力产生弹性变形,引起结构性的颗粒错动排列变化,导致岩样局部应力集中,使垂直剪切带方向产生拉应力,从而引起岩石的拉裂破坏,这些拉裂隙与剪切破坏产生的裂隙共同发展和贯通,形成宏观的裂隙带,即剪切带,在剪切带内拉裂缝占主导地位。体积应变的剪胀现象是这种拉裂缝的张开,扩容引起的。剪切带形成后,岩石材料表现了明显的结构软化行为,可以认为岩石是结构软化而非连续介质的材料软化。 展开更多

关键词 剪切带 颗粒流 细观模拟 结构软化 PFC2d

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基于EPS板减载的不同矢跨比高填黄土明洞土压力及影响因素离散元分析 被引量：10

16

作者 赵亮亮 宁贵霞 +3 位作者 李盛 姚玉相 马莉 韩国强 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2020年第6期1397-1405,共9页

利用离散元计算软件PFC 2D模拟EPS板减载措施下不同矢跨比(0.4~0.9)拱形明洞的土压力变化状况,从微观角度对减载明洞上方垂直土压力、竖向位移、侧面水平土压力及颗粒间接触进行深入分析,明确内部土体的土压力变化规律。同时,对最佳矢... 利用离散元计算软件PFC 2D模拟EPS板减载措施下不同矢跨比(0.4~0.9)拱形明洞的土压力变化状况,从微观角度对减载明洞上方垂直土压力、竖向位移、侧面水平土压力及颗粒间接触进行深入分析,明确内部土体的土压力变化规律。同时,对最佳矢跨比下的不同槽宽比和边坡坡角进行参数敏感性分析。结果表明:EPS减载下,明洞顶出现“土拱效应”,明洞顶垂直土压力沿水平方向呈“U”形变化,竖向位移呈“V”形减小,明洞侧面水平土压力沿竖向呈斜“S”形变化;在最佳矢跨比0.8下,颗粒间接触呈现接触力最小、配位数最小、孔隙率最大的良好状态。当槽宽比越大时,平均垂直土压力越大,竖向位移差和平均水平土压力越小,颗粒间接触状况越差;当边坡坡角越大时,平均垂直土压力越小,竖向位移差和平均水平土压力越大,颗粒间接触状况越好。研究成果可为沟谷地区高填减载明洞结构选型和施工提供参考。 展开更多

关键词 高填明洞 EPS板减载 矢跨比 PFC 2d颗粒流分析 土压力

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密集钻孔弱化坚硬顶板机理的数值模拟及应用研究 被引量：4

17

作者 马军强 李学华 +5 位作者 姚强岭 夏泽 徐强 山长昊 Andrey SIDORENKO Aleksei APARIN 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第6期1865-1886,共22页

煤矿坚硬顶板工作面回采后形成的侧向悬臂梁结构导致邻近工作面回采巷道和煤柱处于高应力状态,使得邻近工作面回采巷道围岩矿压显现剧烈。本文提出了一种密集钻孔诱导形成非连续弱面弱化坚硬顶板的技术方法。根据察哈素煤矿31315工作面... 煤矿坚硬顶板工作面回采后形成的侧向悬臂梁结构导致邻近工作面回采巷道和煤柱处于高应力状态,使得邻近工作面回采巷道围岩矿压显现剧烈。本文提出了一种密集钻孔诱导形成非连续弱面弱化坚硬顶板的技术方法。根据察哈素煤矿31315工作面的工程地质条件,采用颗粒流数值计算软件PFC^(2D)建立了数值计算模型,研究了密集钻孔周围的应力响应机制和裂缝扩展规律。研究发现,密集钻孔开挖后,钻孔周围岩体因受集中应力而出现渐进性破坏并形成以最小水平主应力方向为长轴,最大水平主应力方向为短轴的椭圆形卸压区。同时,当钻孔直径(D)由30 mm增加到133 mm时,卸压区面积比(λ)从0增加到6.42%,卸压区宽度比(μ)从11.55%增加到54.6%。当钻孔间距(L)从300 mm增加到700 mm时,λ从30.86%减小到9.74%,μ从63.9%减小到33.2%,表明采用较大的直径和较小的间距能够提高密集钻孔对坚硬顶板岩层的弱化程度及卸压效果。现场工业性试验结果表明,密集钻孔诱导形成的非连续弱面有效地弱化了顶板岩层的强度,促进了工作面回采后侧向悬臂结构及时垮落,优化了巷道围岩所处的应力环境,保证了工作面生产安全。本研究为煤矿坚硬顶板的控制方案提供了一种新的技术方法。 展开更多

关键词 密集钻孔 非连续弱面 切顶卸压 回采巷道稳定性 颗粒流数值计算软件(PFC^(2d))

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抗浮锚杆锚固界面渐进性失效演化机理 被引量：4

18

作者 陶瑞 乔建刚 李景文 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第3期402-410,共9页

目的研究不同速度荷载作用下抗浮锚杆与岩土体之间的力学性能,通过渐进性失效演化机理确定拉拔承载力。方法采用PFC2D建立了单根抗浮锚杆及群锚在拉拔过程中的颗粒流模型,通过给抗浮锚杆端头处施加拉拔载荷,分析抗浮锚杆侧摩阻力分布,... 目的研究不同速度荷载作用下抗浮锚杆与岩土体之间的力学性能,通过渐进性失效演化机理确定拉拔承载力。方法采用PFC2D建立了单根抗浮锚杆及群锚在拉拔过程中的颗粒流模型,通过给抗浮锚杆端头处施加拉拔载荷,分析抗浮锚杆侧摩阻力分布,同时监测岩土体结构强度和变形。结果抗浮锚杆在拉拔过程中,得到接触力曲线的峰值为拉拔极限承载力;群锚颗粒流模拟只对中间锚杆不断拉拔,相邻的锚杆接触力达到300 kN后迅速减小。结论当中间抗浮锚杆向上拉拔、两侧锚杆不动时,轴向应力与剪向应力同样呈现先增大后减小、最终趋于稳定的变化规律。相邻的锚杆在中间锚杆不断上拔的过程中,接触力循环上升并最终达到最大值,随后迅速减小。 展开更多

关键词 抗浮锚杆 颗粒流理论 PFC2d 数值模拟

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基于裂纹的截齿破岩力学性能研究 被引量：2

19

作者 张星 翟思雨 董磊 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期106-113,共8页

采用颗粒流PFC2D软件建立镐形截齿截割岩石的离散元模型,通过改变截割角度和截割深度,对岩石颗粒裂纹、截齿载荷以及截齿的综合截割性能进行分析。结果表明:截割角度越大,对岩石的剪切作用越明显,产生裂纹的数目越多,但岩石深处颗粒接... 采用颗粒流PFC2D软件建立镐形截齿截割岩石的离散元模型,通过改变截割角度和截割深度,对岩石颗粒裂纹、截齿载荷以及截齿的综合截割性能进行分析。结果表明:截割角度越大,对岩石的剪切作用越明显,产生裂纹的数目越多,但岩石深处颗粒接触失效较少,不利于裂纹的扩展;随着截割深度的增加,岩石参与截割的部分增大,产生裂纹的数目增多;随着截割角度的减小和截割深度的增加,截割切向力和法向力均增大;截割角度为52°,截割深度为3 mm时,截齿的综合截割性能最佳。讨论仿真模型参数,如颗粒间摩擦因数和颗粒的弹性模量对仿真结果的影响。结果表明:随着摩擦因数和弹性模量的增大,得到的截割力也随之增大,其中摩擦因数和弹性模量对截割力的影响分别为0.48和0.37。研究结果为截齿和采掘机械截割系统的设计以及截割工艺的优化提供了参考。 展开更多

关键词 颗粒流PFC2d 裂纹 截割参数 截割性能

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镐形截齿与刀型截齿的数值模拟比较研究 被引量：5

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作者 喻龙 王义亮 杨兆建 《中国煤炭》 2019年第3期66-69,共4页

采煤机的镐形截齿和刀型截齿是采煤机截割过程中的重要组成部分,是研究截割煤岩体的过程中的重要依据。为了比较两种刀具的截割性能,使用颗粒流软件PFC^(3D)对镐形截齿和刀型截齿截割煤岩体的过程进行了数值模拟仿真分析。实际分析结果... 采煤机的镐形截齿和刀型截齿是采煤机截割过程中的重要组成部分,是研究截割煤岩体的过程中的重要依据。为了比较两种刀具的截割性能,使用颗粒流软件PFC^(3D)对镐形截齿和刀型截齿截割煤岩体的过程进行了数值模拟仿真分析。实际分析结果表明,软件PFC^(3D)能够更为直观地观察煤岩体破碎过程中的微观过程,有利于研究煤岩体破碎的微观过程。本次数值模拟仿真对比了两种刀具的优劣,对后续的采煤机安装截齿有一定的指导意义。 展开更多

关键词 镐形截齿 刀形截齿 数值模拟 颗粒流 PFC^3d

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