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PFC模拟筑坝粗粒料力学特性的有效性分析 总被引:1,自引:0,他引:1
离散元颗粒流软件PFC已被众多领域引入以探索非连续颗粒介质力学性质及辅助宏观本构模型的研究,但尚未对PFC作为筑坝粗粒料性质研究工具的适应性进行系统性分析。结合潘口面板堆石坝硅质岩主堆料一组典型的三轴压缩试验曲线,按照一般颗粒材料模拟方式标定了PFC细观颗粒参数,从压硬性、弹塑性、应力引起的各向异性及剪胀性等方面论证了其用于筑坝粗粒料性质研究的适应性,并追踪了受力变形过程中颗粒间相互作用及细观组构的变化。限于颗粒形状及破碎的模拟能力,现阶段PFC虽不能完美再现三轴试验曲线,但可作为以往主要靠宏观唯象法描述粗粒料性质的有力补充。 相似文献
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《水电能源科学》2021,39(8):165-168,65
受试验仪器在试样尺寸上的限制,室内试验中需要对试验土料进行缩尺处理,因而堆石料的缩尺效应对颗粒破碎的影响成为其本构关系研究中亟待解决的问题。采用相似级配法和混合法对微风化灰岩料进行缩尺,缩尺后试样最大粒径分别为60、40、20、10 mm。通过三轴固结排水剪切试验和筛分试验,利用提出的相对破碎率计算方法,计算了试样剪切前后的相对破碎率。结果表明,制样过程中产生的颗粒破碎不可忽略。相同条件下,试样的相对破碎率随最大粒径的增大而增大;混合法缩尺后试样的相对破碎率大于相似级配法缩尺试样。基于试验结果,提出了考虑缩尺效应的堆石料相对颗粒破碎率估算方法。研究结果可为建立考虑缩尺效应对颗粒破碎影响的堆石料本构模型提供理论依据。 相似文献
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基于随机散粒体( SGDD)模型的变形体离散元法和基于PFC圆球颗粒模型分别对堆石体进行真三轴数值试验,研究了多面体颗粒和圆球颗粒两种不同颗粒形状对堆石体真三轴数值试验力学特性的影响,并结合堆石体的实际受力特性对数值试验结果做了相关探讨.结果表明,基于SGDD模型的多面体颗粒堆石体的抗剪强度明显高于基于PFC圆球颗粒的堆石体强度,但其弹性模量小于后者;多面体颗粒堆石体的剪缩特性明显,但随围压的增大,其剪缩变化无圆球颗粒堆石体剪缩变化明显;多面体颗粒能较真实地反映堆石的实际形态,亦能较真实地模拟堆石体的实际强度,即堆石体强度取决于堆石间的摩擦力和咬合力,而圆球颗粒无法模拟. 相似文献
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《水电能源科学》2021,39(9):173-176
为研究灰岩堆石料三轴固结排水剪切试验全过程的颗粒破碎特性,通过对不同初始孔隙率下制备试样、不同围压下固结试样、不同围压下三轴固结排水(CD)剪切破坏的试样进行筛分试验,研究了三轴CD剪切试验过程中制样、固结和剪切三个试验阶段的颗粒破碎特性。结果表明,剪切过程中的颗粒相对破碎率最大,固结过程的次之,制样过程的最小;制样过程中的颗粒相对破碎率随试样初始孔隙率的增大基本呈线性减小变化;固结过程中的颗粒相对破碎率随固结压力的增大呈线性增大变化,随试样初始孔隙率的增大基本呈线性减小变化;剪切过程中的颗粒相对破碎率随剪切围压的增大呈线性增大变化,随试样初始孔隙率的增大基本呈线性减小变化。 相似文献
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为进一步了解土工格栅加筋土石坝的变化特性,对土工格栅和堆石料接触面特性进行了拉拔试验,发现接触面上的剪应力较大,且随上覆压力的增加而增加;试验拉拔位移主要为土工格栅的伸长量,接触面上的相对位移较小,因此加筋土石坝数值模拟应设置土工格栅和堆石料接触面变形协调,并将试验结果应用于加筋土石坝的数值模拟中,分析了土石坝加筋前后应力变形特性和动力响应的变化规律。结果表明,加筋对土石坝变形的抑制效果主要体现在地震工况下;加筋后坝体的地震永久变形有所减小,加筋对顺河向的地震永久变形抑制效果大于震陷;加筋后顺河向永久变形指向下游,最大震陷位于坝顶。 相似文献
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针对目前高土石坝钉结护面板抗震加固设计主要采用工程类比法但却缺少相应的数值分析方法的问题,尝试利用弹塑性有限元方法对150 m级面板堆石坝钉结护面板抗震进行加固设计,分析了强震作用下面板堆石坝的加速度反应、坝顶区堆石体剪应变及大坝整体地震变形。结果表明,采用钉结护面板加固措施后,大坝加速度反应变化不明显,但坝顶区堆石体的剪应变和坝体高剪应变区范围均有所减小,加固范围内的坝体顺河向地震变形减少了约20%。 相似文献
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针对混凝土面板堆石坝的坝坡稳定可靠度和安全系数标准问题,首先分析了坝坡稳定可靠度与安全系数之间的关系,然后通过理论分析和数值计算揭示了围压对堆石抗剪强度随机性的影响和面板堆石坝坝坡稳定可靠度随坝高变化的规律,最后根据等可靠度原则,探讨了200 m以上面板堆石坝的坝坡稳定安全系数标准问题。结果表明,由于堆石内摩擦角的随机性随坝高增大,即使保持安全系数不变,面板堆石坝的坝坡稳定可靠度也会随坝高增加而降低。对于坝高200 m以上的面板堆石坝,从等可靠度原则出发,针对不同筑坝材料按坝高分级设置安全系数标准较为合理。 相似文献
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为比较三种粗粒土强度非线性描述方法的优缺点及适用性,通过三轴试验研究了初始孔隙比和围压对粗粒土峰值强度的影响,并对三种常用的强度非线性描述方法进行了对比分析。结果表明,粗粒土的峰值强度随着初始孔隙比、围压的增大而减小,表现出显著的非线性;邓肯—张模型中的内摩擦角非线性公式和基于临界状态应力比的峰值应力比公式只能描述围压对峰值强度的影响,扩展后的公式能够同时反映初始孔隙比和围压对峰值强度的影响,且描述效果较好、稳定性较高;基于状态参量的峰值应力比的描述方法,理论清晰,效果较好,但对于粗粒土临界状态的描述还需进一步深入。研究成果可为公式选用提供参考。 相似文献