饱和尾粉砂边界面模型在FLAC3D中的开发

由于岩土材料的复杂性，FLAC3D软件自带的本构模型不能满足实际数值分析的全部要求。利用FLAC3D预留的UMD接口，在C++的编译环境下实现了一种基于临界状态模型CASM边界面模型的开发。介绍了边界面模型的基本组成，给出了开发的关键步骤。并基于三轴试验结果，利用该模型对饱和尾粉砂静/动力学特性进行了分析，论证了该模型对饱和尾粉砂的适用性。     

高应力条件下双向激振时尾粉砂的动力特性

强地震荷载作用下P波(纵波)对土体的作用不可忽略,然而传统采用单向振动分析循环荷载作用下土体动力特性的方法往往忽略了纵波对土体动力稳定性的影响。为研究高应力条件下尾粉砂的动力特性,采用双向激振循环荷载模拟地震荷载,开展了一系列不同围压、动剪应力比、固结应力比下的双向振动三轴试验。研究结果表明：在双向循环荷载作用下,等压和偏压固结时饱和尾粉砂试样均存在转折累积塑性变形εtp,且在等压和偏压固结时转折累积塑性变形εtp的值与其对应的振次随着动应力幅值的增大呈相反的线性关系;围压对尾粉砂累积孔压增长曲线的形态具有显著的影响,围压相同时,动剪应力比、固结应力比的改变对累积孔压的增长曲线形态影响不大;随着围压的增大,在等压和偏压固结条件下尾粉砂的累积孔压增长曲线主要有两种发展模式,分别为3和4个发展阶段。同时,通过对试验结果的分析,提出尾粉砂在高应力条件下考虑多因素时的累积孔压增长模型,并得到等压固结和偏压固结时该模型的两种表现形式。该成果对地震荷载作用下尾矿坝体的动力稳定性研究具有一定的参考意义。     

高应力条件下循环球-偏应力耦合作用对饱和尾粉砂动力特性影响分析

受地震作用影响,细粒化高堆尾矿的潜在安全隐患愈加突出。为了探究地震荷载作用对饱和尾粉砂动力特性的影响规律,开展了一系列的循环球应力与循环偏应力的动三轴试验来模拟地震荷载产生的复杂应力条件。系统地研究了在高应力条件下循环球-偏应力耦合作用对饱和尾粉砂累积孔压和累积塑性应变的发展特性。试验结果表明：在单纯循环球应力作用下,饱和尾粉砂产生的累积孔压不足以引起试样发生破坏;与单纯循环偏应力相比,循环球-偏应力的耦合会抑制累积孔压与累积塑性应变的发展。通过对试验结果的分析,建立了满足高应力条件下的饱和尾粉砂累积孔压耦合经验增长模型;同时,并从有效应力路径、颗粒破碎和塑性应变机理的角度揭示了循环球-偏应力的耦合机制。这些研究可为我国的细粒化高堆尾矿坝的抗震研究提供一定的参考。     

考虑加载频率与循环应力比影响下的饱和尾粉砂变形特性研究

细粒化高堆尾矿库受地震作用影响,其潜在安全隐患突出。为了解加载频率和循环应力比对饱和尾粉砂变形特性的影响,针对西南地区某尾矿库的深埋尾粉砂开展了一系列不同加载频率及循环应力比的动三轴试验。系统地研究了不同加载频率与循环应力比对饱和尾粉砂累积塑形变形的影响,并从滞回曲线的形态特征(整体倾斜程度k、宽窄程度α、面积S、不闭合程度ε)重点分析了加载频率与循环应力比对饱和尾粉砂变形特性的影响。试验结果表明：变形呈反“L”型破坏,存在累积塑形应变转折点;随着循环振次的增加,k、α逐渐减小,S、ε逐渐增加,即刚度和黏滞性越来越小、耗散的能量和塑性应变越来越大,而加载频率和循环应力比均会影响这一过程。