边坡稳定性分析的离散元极限平衡法研究

结合极限平衡法和离散元法的思想，提出了一种新的边坡稳定性分析方法———离散元极限平 衡法。将边坡离散为半径相同的圆盘，并对整个边坡进行覆盖；依据静力平衡假定求解所有单元的内 力，获得圆盘单元之间以及圆盘与刚性壁之间的法向力和切向力；采用相对摩擦系数表征边坡各点的状 态并利用自行编制的程序进行排序，根据排序结果绘制出临界的破坏曲线。在操作过程中，先采用较大 圆盘初步勾勒出潜在滑动带，将滑动带以外区域设为刚性块体；进一步缩小圆盘大小，逐步逼近整个边 坡的形态。通过两个算例进行计算，结果表明该方法计算速度较快，和其他方法的吻合程度较高，可以 为类似的研究提供参考。     

无黏结材料颗粒流模型的宏细观参数关系研究

基于颗粒流(PFC2D/3D)模型的细观离散元方法是近些年来兴起的一种新的岩土数值计算方法,在岩土工程非连续介质领域中发挥着重要作用,但由于该类模型宏细观参数关系的复杂性,使其在实际工程应用中受到限制。在前人研究的基础上,以无黏结颗粒材料为例,采用4因素3水平正交试验方法设计了9类试样,并各自在3种侧压下进行双轴试验,以探求细观参数不同组合对介质宏观特性的影响,从而避免了控制变量法固定某些参数的局限,更加科学地分析了细观参量对宏观特性影响的敏感程度,并据此提出该类材料宏细观参数匹配的调整原则。最后利用人工神经网络实现了该类材料宏细观参数之间的互演计算,以供PFC模型在实际岩土工程计算时参考。     

层理面细观参数对层状岩体强度特性影响的研究

为了从细观角度研究不同层理面的细观参数对层状岩体强度特性的影响,利用颗粒流建立数值模型,从细观角度将层理面力学参数分为黏结强度、摩擦作用和咬合作用3个方面,通过开展不同层理倾角下层状岩体单轴压缩试验的数值模拟,初步探讨了层理面力学参数对层状岩体强度的影响。结果表明:当层理黏结强度与基岩相差很大时,其影响可以忽略,而当其与基岩黏结强度比较相近时,其影响很大;层理摩擦作用对岩体整体强度的影响很小;层理咬合作用由层理厚度体现,是影响岩样整体宏观强度的重要因素,在试验颗粒级配条件下,当层理厚度取大约3倍最小颗粒半径时比较合理。     

岩锚吊车梁仿真材料模型试验研究

水电站地下厂房岩锚吊车梁是一种先进的结构形式,已在我国水电工程建设中发挥了重要作用,并且还将会发挥越来越重要的作用.通过某大型水电站地下厂房中大吨位岩锚吊车梁的仿真材料模型试验研究,指出了设计和施工中值得注意的几个问题.     

土石混合体边坡稳定性的三维颗粒离散元分析

为探究土石混合体边坡的稳定性和破坏机理,基于土工离心模型试验基本原理,结合已开发的不规则块石和土石混合体三维离散元建模方法建立土石混合体边坡细观结构的三维离散元模型.引入颗粒流强度折减法并提出基于能量演化的方法来判别边坡失稳破坏.利用提出的土石混合体边坡三维离散元建模方法和稳定性分析方法,分析不同块石含量、块石形状、空间结构、空间形态等因素对土石混合体边坡稳定性和破坏模式的影响,并揭示这些因素影响的细观机理.结果表明:随含石量增加,土石混合体边坡的安全系数逐渐增大;土石混合体边坡中呈现出多滑动面现象,且滑面较为曲折,具有明显的绕石特征,坡脚部位的部分大块石使得剪出口的位置发生明显的改变;随块石形状由球体、卵石到碎石,土石混合体边坡的安全系数逐渐增大;上覆堆积体相对较厚且坡度不是很大的二元结构边坡或一元结构边坡的破坏模式主要是堆积体内部发生的弧形滑动破坏,上覆堆积体厚度不大且基岩面相对平整的二元结构边坡的破坏模式主要是沿基-覆界面的整体平移滑动破坏;随土石混合体边坡空间形态由条带型、敞口型到锁口型,其安全系数逐渐提高,其中锁口型边坡具有显著的支撑拱效应,且含石量越大这种效应越明显.     

粗糙节理的改进形貌表征方法及采样点距效应

为了定量表征粗糙岩石节理的三维形貌特征,采用三维工业扫描仪X3对3组天然红砂岩节理进行三维激光扫描试验. 基于Delaunay点云离散算法重构岩石节理面,分析单个微单元体与剪切方向的几何关系,提出改进模型来描述潜在接触部分随表面有效倾角门槛值的变化特征,并研究节理粗糙度随采样点距的变化规律. 结果表明：改进模型与试验结果较吻合,精度优于传统的Grasselli模型. 基于改进模型提出新的粗糙度评估参数,该指标满足量纲分析的要求,能准确捕捉节理粗糙度的各向异性特征,可以用于表征天然岩石节理的粗糙度. 发现节理形貌表征存在采样点距效应. 随着采样点距的增大,节理粗糙度不断减小. 在特殊情形下,采样点距增大会导致粗糙度增大,主要是因为放大了节理的一阶粗糙度特征.     

块石含量对土石混合体边坡稳定性影响的数值研究

为克服有限元法和颗粒流方法在模拟土石混合体边坡稳定性存在的不足,提出了一种新的土石混合体有限元数值模型随机生成技术,运用此技术生成土石混合体边坡数值模型,并运用强度折减法开展块石含量对边坡稳定性影响的分析。结果表明:随着块石含量的增加,土石混合体边坡内部应力场分布不均匀及多剪切滑动面的特征逐渐加强;土石混合体边坡的安全系数随块石含量的增加整体上逐渐提高,在边坡块石含量不超过40%时,安全系数提高较为缓慢,边坡块石含量在40%~55%之间时得到快速提高,随后基本上保持不变。     

大理岩球砾循环加卸载接触力学特性试验研究

为研究岩石颗粒在循环加卸载条件下的接触力学性质,采用直径60 mm的大理岩球砾开展系列压缩破碎试验、准静态循环加卸载试验和动态循环加卸载试验。试验结果表明:在压缩荷载作用下大理岩球砾的弹性变形阶段较短,弹塑性变形阶段处于主导地位;随准静态循环加卸载次数增加,大理岩球砾的累计塑性变形、接触刚度-位移曲线斜率以及等效恢复系数都逐步增大,但增幅逐渐减小,最后趋近于稳定值;动态循环加卸载试验中球砾的累积塑性变形随循环次数演化曲线可以划分成初始阶段、等速阶段和加速(破坏)阶段,上限荷载越大、荷载幅值越大,大理岩球砾在初始阶段产生的塑性变形越大,累计塑性变形曲线进入等速阶段所需循环次数也越多;动荷载作用下的阻尼比随循环次数增加而逐渐减小,最后渐趋于稳定,上限荷载越大、荷载幅值越大,大理岩球砾循环加卸载初期的阻尼比越大,随循环加卸载次数增加,上限荷载和荷载幅值对阻尼比的影响逐渐减弱。研究成果可为分析堆石料、铁路道砟等岩石颗粒材料受力变形特征提供理论依据。     

用能量准则分析试验机-试样系统的稳定性

采用经典稳定性理论中的能量准则，分析了试验机-试样系统的稳定性，得出了获得试样的荷载-位移全过程关系曲线的条件，认为试验机的刚度及加载条件对试验结果具有重要影响。进一步分析认为，在普通的压力机上，针对上述条件采取适当措施，也能获得试样的荷载-位移全过程关系曲线。     

超长嵌岩钻孔灌注群桩承载特征与受力机理研究

基于考虑了阶段施工影响的3D有限元分析模型,分析了天兴洲大桥3号主墩的超长钻孔灌注嵌岩群桩的承载特性和受力机理.有限元分析与离心机模型试验荷载沉降曲线的一致性验证了该模型的有效性.在此基础上着重从荷载沉降曲线、桩身轴力分布和桩侧阻力分布等方面研究了加载和卸载条件下超长嵌岩钻孑L灌注群桩的承载特性和受力机理.研究结果表明:群桩沉降在加载和卸载阶段均与荷载成近似线性增加关系;桩侧阻力在加载时是从上往下逐渐发挥的且极限摩擦阻力沿深度增加,而在卸载阶段桩侧阻力局部存在残余摩擦而整体上呈现疲劳现象.