考虑形状因素的岩土细观力学特性研究
Research on Mesomechanical Properties of Rock and Soil Considering Shape Factors
DOI: 10.12677/HJCE.2021.103024, PDF,  被引量   
作者: 高晓耕, 张子新, 黄 昕:同济大学,地下建筑与工程系,上海
关键词: 颗粒形状岩土三轴压缩数值模拟Particle Shape Rock and Soil Triaxial Compression Numerical Simulation
摘要: 本文基于PFC6.0软件的数值模拟工具,针对三轴压缩试验中的颗粒形状这一因素进行了深入研究,在引入了颗粒细长比AR、颗粒凹陷程度C这两个因素后,构建四颗粒模型来模拟真实岩块形状,并从旋转角、各向异性、滑移接触占比等细观角度进行了力学特性的研究,最后与圆形颗粒模型的数值模拟结果作对比,得到了在重点考虑变形的情况下,圆颗粒会低估位移量的结论,造成工程风险。
Abstract: Based on the numerical simulation tool of PFC6.0 software, this paper conducts an in-depth study on the factor of particle shape in triaxial compression test. After introducing the two factors of particle slenderness ratio AR and particle depression degree C, four particles are constructed. The model is used to simulate the shape of the real rock block, and the mechanical characteristics are studied from the micro-angles of rotation angle, anisotropy, and slip contact ratio. Finally, the numerical simulation results of the round particle model are compared, and the key points are obtained. Considering the deformation, round particles will underestimate the conclusion of the displacement, causing engineering risks.
文章引用:高晓耕, 张子新, 黄昕. 考虑形状因素的岩土细观力学特性研究[J]. 土木工程, 2021, 10(3): 216-226. https://doi.org/10.12677/HJCE.2021.103024

参考文献

[1] 张辉. 岩堆边坡破坏机理及其稳定性试验研究[D]: [博士学位论文]. 上海: 同济大学, 2008.
[2] 常兴菊. 岩堆形成机理及其路基稳定措施研究[J]. 交通科技, 2011(4): 63-66.
[3] 刘存林, 闫冬飞, 谢国卫. 岩堆体成因分析与探讨[J]. 公路, 2019, 64(4): 81-83.
[4] 廖秋林, 晓李, 钊郝, 等. 土石混合体的研究现状及研究展望[J]. 工程地质学报, 2006, 14(6): 800-807.
[5] He, J.M., Li, X., Li, T.F., et al. (2011) Modeling of Rock and Soil Aggregate under the Condition of Uniaxial Compression. Advanced Materials Research, 243-249, 55-60.
[Google Scholar] [CrossRef
[6] Yue, Z.Q., Chen, S. and Tham, L.G. (2003) Finite Element Modeling of Geomaterials Using Digital Image Processing. Computers and Geotechnics, 30, 375-397.
[Google Scholar] [CrossRef
[7] 钟祖良, 涂义亮, 何晓勇, 等. 土石混合体物理指标及强度特性研究进展[J]. 地下空间与工程学报, 2016, 12(4): 1135-1144.
[8] 李维树, 丁秀丽, 邬爱清, 等. 蓄水对三峡库区土石混合体直剪强度参数的弱化程度研究[J]. 岩土力学, 2007(7): 1338-1342.
[9] 李晓, 廖秋林, 赫建明, 等. 土石混合体力学特性的原位试验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2007(12): 2377-2384.
[10] 高春玉, 徐进, 刘建锋, 等. 四川盆地区红层无粘性土石混合料强度参数预测模型研究[J]. 四川大学学报(工程科学版), 2010, 42(6): 61-65.
[11] Xu, W.J., Xu, Q. and Hu, R.L. (2011) Study on the Shear Strength of Soil-Rock Mixture by Large Scale Direct Shear Test. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 48, 1235-1247.
[Google Scholar] [CrossRef
[12] 王凯. 隧道土石混合体围岩力学性质及稳定性分析[D]: [硕士学位论文]. 徐州: 中国矿业大学, 2016.
[13] 徐文杰, 胡瑞林, 王艳萍. 基于数字图像的非均质岩土材料细观结构PFC~(2D)模型[J]. 煤炭学报, 2007, 32(4): 358-362.
[14] 徐文杰, 张海洋, 许强, 等. 土石混合体直剪离散元数值试验研究[J]. 计算力学学报, 2014, 31(2): 228-234.
[15] 徐文杰, 王识. 基于真实块石形态的土石混合体细观力学三维数值直剪试验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2016, 35(10): 2152-2160.
[16] 张振平, 盛谦, 付晓东, 罗红星, 但路昭. 基于颗粒离散元的土石混合体直剪试验模拟研究[J]. 应用基础与工程科学学报, 2021, 29(1): 135-146.
[17] 金磊, 曾亚武, 李晶晶. 胶结土石混合体力学特性的块石形状效应细观机理分析[J]. 固体力学学报, 2015, 36(6): 506-516.
[18] 金磊, 曾亚武, 李欢, 等. 基于不规则颗粒离散元的土石混合体大三轴数值模拟[J]. 岩土工程学报, 2015, 37(5): 829-838.
[19] 张强, 汪小刚, 赵宇飞, 等. 基于围压柔性加载的土石混合体大型三轴试验离散元模拟研究[J]. 岩土工程学报, 2019, 41(8): 1545-1554.
[20] Luo, X.D. (2015) Investigation of the Mechanical Behavior of Granular Material: Effects of Particle Size Distribution and Particle Shape.
[21] Rothenburg, L. (1981) Micromechanics of Idealized Granular System. PhD Thesis, Carleton University, Ottawa.
[22] Oda, M. (1982) Fabric Tensor for Discontinuous Geological Materials. Journal of the Japanese Society of Soil Mechanics & Foundation Engineering, 22, 96-108.
[Google Scholar] [CrossRef