花岗岩细观破裂特征及宏观尺度效应的颗粒流研究
发布时间：2022-01-04 04:48
基于颗粒流方法,提出可变半径比例Clump结构的构建方法,分析颗粒流细观参数及细观结构特征对模拟岩石试件拉、压特性的影响规律,构建适用于花岗岩力学特性的Clump颗粒流结构模型,验证可变半径比例Clump结构及细观力学参数的可靠性;构建不同尺度的深部洞室颗粒流模型,分析深部围岩宏观破裂的尺度效应。研究表明,Ball和Clump模型的拉压比对细观力学参数变化的敏感度小,可变半径比例Clump模型的力学特性对粒径尺寸及比例变化的敏感度大;对比分析花岗岩室内试验与数值模拟的拉、压强度曲线及破裂模式,基于可变粒径比例的Clump计算模型与试验结果基本吻合;采用小尺度颗粒模型的深部围岩宏观破裂区主要以局部区域破碎为主,随着颗粒模型尺度逐渐增大,围岩表现出明显的剪切滑移及板裂破坏特征,构建的深部围岩颗粒流模型具有明显的宏观破裂尺度效应。
【文章来源】：岩土工程学报. 2020,42(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
接触黏结模型（CBM）法向与切向力学响应
平行黏结模型由线性模型与黏结模型组成，当荷载过大导致黏结破坏时，平行黏结模型就等价于线性模型[14]，如图2所示，kn为法向刚度，ks为切向刚度，gs为黏结激活间隙，为黏结抗拉强度，为黏结内聚力，为摩擦角，为摩擦系数。平行黏结模型的刚度由接触刚度和黏结刚度共同决定，黏结断裂会立即导致刚度降低，这不仅会影响所黏结颗粒的刚度，还会影响整个模型的宏观刚度，从这个意义上讲，平行黏结模型更加适用于岩石类材料。因此，本文选用平行黏结模型来模拟花岗岩的宏细观破裂特征。2 Clump模型及参数
Cho等[15]首先提出了Clump平行黏结模型（CPBM），随机将多个颗粒黏结组合形成一个Clump结构体，团聚的颗粒可以像单个具有不规则形状但作为刚体移动的颗粒一样运行。Clump中颗粒的旋转速度是固定的，只有Clump结构体本身才能有旋转速度，如图3所示。Potyondy等[16]的研究表明，使用普通PFC模型会与试验实测值有较大的偏差，而采用Clump建模方法，可以限制过多的颗粒旋转，能够较好地模拟颗粒的加载和破坏过程。2.2 Clump模型构建方法
【参考文献】：
期刊论文
[1]含非共面重叠型微裂隙类岩石试样单轴受压宏细观力学特性颗粒流模拟[J]. 唐礼忠,宋徉霖. 岩石力学与工程学报. 2019(11)
[2]裂隙岩体几何与力学尺寸效应的关联性研究[J]. 陈庆发,郑文师,牛文静,尹庭昌,范秋雁. 岩石力学与工程学报. 2019(S1)
[3]单裂隙砂岩蠕变模型参数时间尺度效应及颗粒流数值模拟研究[J]. 胡波,杨圣奇,徐鹏,田文岭. 岩土工程学报. 2019(05)
[4]试验设计法在硬岩PFC3D模型细观参数标定中的应用[J]. 邓树新,郑永来,冯利坡,朱鹏宇,倪寅. 岩土工程学报. 2019(04)
[5]不同尺寸裂隙岩石损伤破坏特性光弹性试验研究[J]. 谢璨,李树忱,晏勤,李景龙,赵世森. 岩土工程学报. 2018(03)
[6]中低应变率加载条件下花岗岩尺寸效应的能量特征研究[J]. 梁昌玉,李晓,吴树仁. 岩土力学. 2016(12)
[7]Failure mechanism and stability analysis of the Zhenggang landslide in Yunnan Province of China using 3D particle flow code simulation[J]. SHI Chong,LI De-jie,CHEN Kai-hua,ZHOU Jia-wen. Journal of Mountain Science. 2016(05)
[8]含裂隙岩体单轴压缩裂纹扩展机制离散元分析[J]. 蒋明镜,张宁,申志福,陈贺. 岩土力学. 2015(11)
[9]基于颗粒流原理的岩石类材料细观参数的试验研究[J]. 丛宇,王在泉,郑颖人,冯夏庭. 岩土工程学报. 2015(06)
[10]岩石抗压强度的尺寸效应及端部约束的离散元数值模拟[J]. 孙超,刘芳,蒋明镜,陈贺. 岩石力学与工程学报. 2014(S2)
本文编号：3567693
【文章来源】：岩土工程学报. 2020,42(09)北大核心EICSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
接触黏结模型（CBM）法向与切向力学响应
平行黏结模型由线性模型与黏结模型组成，当荷载过大导致黏结破坏时，平行黏结模型就等价于线性模型[14]，如图2所示，kn为法向刚度，ks为切向刚度，gs为黏结激活间隙，为黏结抗拉强度，为黏结内聚力，为摩擦角，为摩擦系数。平行黏结模型的刚度由接触刚度和黏结刚度共同决定，黏结断裂会立即导致刚度降低，这不仅会影响所黏结颗粒的刚度，还会影响整个模型的宏观刚度，从这个意义上讲，平行黏结模型更加适用于岩石类材料。因此，本文选用平行黏结模型来模拟花岗岩的宏细观破裂特征。2 Clump模型及参数
Cho等[15]首先提出了Clump平行黏结模型（CPBM），随机将多个颗粒黏结组合形成一个Clump结构体，团聚的颗粒可以像单个具有不规则形状但作为刚体移动的颗粒一样运行。Clump中颗粒的旋转速度是固定的，只有Clump结构体本身才能有旋转速度，如图3所示。Potyondy等[16]的研究表明，使用普通PFC模型会与试验实测值有较大的偏差，而采用Clump建模方法，可以限制过多的颗粒旋转，能够较好地模拟颗粒的加载和破坏过程。2.2 Clump模型构建方法
【参考文献】：
期刊论文
[1]含非共面重叠型微裂隙类岩石试样单轴受压宏细观力学特性颗粒流模拟[J]. 唐礼忠,宋徉霖. 岩石力学与工程学报. 2019(11)
[2]裂隙岩体几何与力学尺寸效应的关联性研究[J]. 陈庆发,郑文师,牛文静,尹庭昌,范秋雁. 岩石力学与工程学报. 2019(S1)
[3]单裂隙砂岩蠕变模型参数时间尺度效应及颗粒流数值模拟研究[J]. 胡波,杨圣奇,徐鹏,田文岭. 岩土工程学报. 2019(05)
[4]试验设计法在硬岩PFC3D模型细观参数标定中的应用[J]. 邓树新,郑永来,冯利坡,朱鹏宇,倪寅. 岩土工程学报. 2019(04)
[5]不同尺寸裂隙岩石损伤破坏特性光弹性试验研究[J]. 谢璨,李树忱,晏勤,李景龙,赵世森. 岩土工程学报. 2018(03)
[6]中低应变率加载条件下花岗岩尺寸效应的能量特征研究[J]. 梁昌玉,李晓,吴树仁. 岩土力学. 2016(12)
[7]Failure mechanism and stability analysis of the Zhenggang landslide in Yunnan Province of China using 3D particle flow code simulation[J]. SHI Chong,LI De-jie,CHEN Kai-hua,ZHOU Jia-wen. Journal of Mountain Science. 2016(05)
[8]含裂隙岩体单轴压缩裂纹扩展机制离散元分析[J]. 蒋明镜,张宁,申志福,陈贺. 岩土力学. 2015(11)
[9]基于颗粒流原理的岩石类材料细观参数的试验研究[J]. 丛宇,王在泉,郑颖人,冯夏庭. 岩土工程学报. 2015(06)
[10]岩石抗压强度的尺寸效应及端部约束的离散元数值模拟[J]. 孙超,刘芳,蒋明镜,陈贺. 岩石力学与工程学报. 2014(S2)
本文编号：3567693
本文链接：https://www.wllwen.com/guanlilunwen/chengjian/3567693.html
