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考虑颗粒破碎的堆石料湿化变形特性离散元模拟研究

王蕴嘉 周梦佳 宋二祥

王蕴嘉, 周梦佳, 宋二祥. 考虑颗粒破碎的堆石料湿化变形特性离散元模拟研究[J]. 工程力学, 2018, 35(S1): 217-222. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.S043
引用本文: 王蕴嘉, 周梦佳, 宋二祥. 考虑颗粒破碎的堆石料湿化变形特性离散元模拟研究[J]. 工程力学, 2018, 35(S1): 217-222. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.S043
WANG Yun-jia, ZHOU Meng-jia, SONG Er-xiang. Dem simulation of wetting deformation characteristics of rockfill considering particle breakage[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(S1): 217-222. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.S043
Citation: WANG Yun-jia, ZHOU Meng-jia, SONG Er-xiang. Dem simulation of wetting deformation characteristics of rockfill considering particle breakage[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(S1): 217-222. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.S043

考虑颗粒破碎的堆石料湿化变形特性离散元模拟研究

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.S043
基金项目: 国家“973计划”资助项目(2014CB047003)
详细信息
    作者简介:

    王蕴嘉(1992-),女,河北人,博士生,主要从事地基基础及地下工程研究(E-mail:wangyj14@mails.tsinghua.edu.cn);周梦佳(1987-),女,浙江人,博士,主要从事宏细观土力学研究(E-mail:zhoumj@iwhr.com).

    通讯作者: 宋二祥(1957-),男,河北人,教授,博士,从事地基基础及地下工程方面的科研和教学(E-mail:songex@tsinghua.edu.cn).
  • 中图分类号: O347.7

Dem simulation of wetting deformation characteristics of rockfill considering particle breakage

  • 摘要: 堆石料广泛应用于土石坝和山区机场地基的填筑工程中,其湿化变形可能会影响工程的正常使用甚至威胁其安全性。颗粒破碎是导致湿化变形的重要原因,然而目前对于堆石料湿化过程中颗粒的破碎规律尚不明晰。该文采用离散单元法,分别模拟了侧限条件下单线法和双线法湿化变形试验,比较了单、双线法湿化变形的差异。采用Hardin破碎率表征颗粒破碎量,分析了湿化过程中颗粒破碎量与填筑体应变及颗粒间摩擦耗能等的关系。此外,还讨论了湿化路径、颗粒形状、材料软化系数对湿化变形的影响。研究结果表明:侧限条件下湿化变形随应力水平增加而增加,且单线法测得的湿化变形大于双线法。湿化路径对总变形量有一定影响,先湿化后加载可有效降低总变形量。加载过程中,颗粒破碎以棱角破碎为主,且多棱角颗粒的试样湿化变形大于浑圆颗粒试样。Hardin破碎率与试样摩擦耗能的关系受湿化路径的影响,与应变的关系不受湿化路径的影响,仅与试样初始状态和材料特性有关。
  • [1] 陈金锋, 徐明, 宋二祥, 等. 不同应力路径下石灰岩碎石力学特性的大型三轴试验研究[J]. 工程力学, 2012, 29(8):195-201. Chen Jinfeng, Xu Ming, Song Erxiang, et al. Large scale triaxial testing on mechanical properties of broken limestone under various stress paths[J]. Engineering Mechanics, 2012, 29(8):195-201. (in Chinese)
    [2] 徐明, 宋二祥. 高填方长期工后沉降研究的综述[J]. 清华大学学报自然科学版, 2009(6):786-789. Xu Ming, Song Erxiang. Review of long-term settling of high fills[J]. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2009(6):786-789. (in Chinese)
    [3] 殷宗泽, 费余绮, 张金富. 小浪底土坝坝料土的湿化变形试验研究[J]. 水利水电科技进展, 1993(4):73-76. Yin Zongze, Fei Yuqi, Zhang Jinfu. Trixial test research on wetting deformation for materials of Xiaolangdi arch and rock fill dam[J]. Advances in Science and Technology of Water Resources, 1993, 13(4):73-76. (in Chinese)
    [4] 李广信. 堆石料的湿化试验和数学模型[J]. 岩土工程学报, 1990, 12(5):58-64. Li Guangxin. Experimental study and mathematic simulation on wetting behavior of rock fill[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 1990, 12(5):58-64. (in Chinese)
    [5] 左元明,沈珠江. 坝壳砂砾料浸水变形特性的测定[J]. 南京水利水运工程学报, 1989(1):107-113. Zuo Yuanming, Shen Zhujiang. Deformation character of gravel sand due to wetting[J]. Journal of Nanjing Hydraulic Research Institute, 1989(1):107-113. (in Chinese)
    [6] 曹光栩, 宋二祥, 徐明. 碎石料干湿循环变形试验及计算方法[J]. 哈尔滨工业大学学报, 2011, 43(10):98-104. Cao Guangxu, Song Erxiang, Xu Ming. Study on experiment and calculation method of dry-wet cycle characteristics of rockfills[J]. Journal of Harbin Institute of Technology, 2011, 43(10):98-104. (in Chinese)
    [7] 丁艳辉, 袁会娜, 张丙印. 堆石料非饱和湿化变形特性试验研究[J]. 工程力学, 2013, 30(9):139-143. Ding Yanhui, Yuan Huina, Zhang Bingyin. Unsaturated wetting deformation characteristics of rockfill materials[J]. Engineering Mechanics, 2013, 30(9):139-143. (in Chinese)
    [8] Alonso E E, Romero E E, Ortega E. Yielding of rockfill in relative humidity-controlled triaxial experiments[J]. Acta Geotechnica, 2016, 11(3):455-477.
    [9] 魏松, 朱俊高. 粗粒料三轴湿化颗粒破碎试验研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2006, 25(6):1252-1258. Wei Song, Zhu Jungao. Study on wetting breakage of coarse-grained materials in triaxial test[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2006, 25(6):1252-1258. (in Chinese)
    [10] Zhao Z H, Song E X. Particle mechanics modeling of creep behavior of rockfill materials under dry and wet conditions[J]. Computers & Geotechnics, 2015, 68:137-146.
    [11] Zhou M J, Song E X. A random virtual crack DEM model for creep behavior of rockfill based on the subcritical crack propagation theory[J]. Acta Geotechnica, 2016, 11(4):827-847.
    [12] Xu M, Hong J T, Song E X. DEM study on the effect of particle breakage on the macro- and micro-behavior of rockfill sheared along different stress paths[J]. Computers & Geotechnics, 2017, 89:113-127.
    [13] 姜浩, 徐明. 碎石料应力路径大型三轴试验的离散元模拟研究[J]. 工程力学, 2014, 31(10):151-157. Jiang Hao, Xu Ming. Study of stress-path-dependent behavior of rockfills using discrete element method[J]. Engineering Mechanics, 2014, 31(10):151-157. (in Chinese)
    [14] Eeckhout E M V. The mechanisms of strength reduction due to moisture in coal mine shales[J]. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 1976, 13(2):61-67.
    [15] Baud P, Zhu W, Wong T F. Failure mode and weakening effect of water on sandstone[J]. Journal of Geophysical Research Solid Earth, 2000, 105(B7):16371-16389.
    [16] Nakata Y, Hyodo M, Hyde A F L, et al. Microscopic particle crushing of sand subjected to high pressure one-dimensional compression[J]. Soils & Foundations, 2001, 41(1):69-82.
  • [1] 谢庄子, 程晓辉, 刘伟, 麻强.  饱和地基高填方工程不排水稳定性分析方法研究 . 工程力学, 2020, 37(3): 149-156. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.04.0205
    [2] 于玉贞, 张向韬, 王远, 吕禾, 孙逊.  堆石料真三轴条件下力学特性试验研究进展 . 工程力学, 2020, 37(4): 1-21,29. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.07.ST04
    [3] 张力, 梁发云, 王琛.  水平渗流作用下无黏性土接触冲刷细颗粒起动机理分析 . 工程力学, 2020, 37(): 1-8. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2020.06.0388
    [4] 李顺群, 张勋程, 陈之祥, 赵磊, 夏锦红.  岩土的非线性冻结模型试验和相似准则 . 工程力学, 2019, 36(1): 192-199. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.11.0875
    [5] 叶继红, 张梅.  单层网壳结构弹塑性屈曲分析的离散单元法研究 . 工程力学, 2019, 36(7): 30-37,47. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.10.0374
    [6] 肖军华, 张德, 王延海, 郭佳奇.  基于DEM-FDM耦合的普通铁路碎石道床-土质基床界面接触应力分析 . 工程力学, 2018, 35(9): 170-179. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.0422
    [7] 孔宪京, 陈楷, 邹德高, 刘锁, 余翔.  一种高效的FE-PSBFE耦合方法及在岩土工程弹塑性分析中的应用 . 工程力学, 2018, 35(6): 6-14. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.06.ST08
    [8] 袁则循, 刘波, 毛灵涛.  混凝土单轴压缩CT观测及三维变形场计算分析 . 工程力学, 2017, 34(5): 188-197,215. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2015.11.0924
    [9] 徐旸, 高亮, 井国庆, 蔡小培, 罗奇.  脏污对道床剪切性能影响及评估指标的离散元分析 . 工程力学, 2015, 32(8): 96-102. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.01.0051
    [10] 邓亚虹, 彭建兵, 徐平, 李喜安.  层状场地自振频率的弹簧-剪切梁法研究 . 工程力学, 2014, 31(3): 144-151. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.10.0761
    [11] 丁艳辉, 袁会娜, 张丙印.  堆石料非饱和湿化变形特性试验研究 . 工程力学, 2013, 30(9): 139-143. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.05.0336
    [12] 曹光栩, 徐明, 宋二祥.  反映粗粒料应力路径相关性的一种应变硬化模型 . 工程力学, 2013, 30(4): 83-88. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.12.0814
    [13] 辛海丽, 金 峰.  基于概率接触算法的椭球离散元及料仓试验研究 . 工程力学, 2012, 29(11): 109-114. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.03.0179
    [14] 石建光, 许岳周, 叶志明.  骨料级配对混凝土性能影响的细观分析 . 工程力学, 2009, 26(4): 134-138.
    [15] 冀 宾, 陈万吉, 赵 杰.  岩土软化行为的网格依赖性问题研究 . 工程力学, 2008, 25(8): 0-041.
    [16] 张季超, 朱立宏, 周 云, 周孝清, 童华炜, 许 勇 陈大宾, 王 阁, 曾华健, 郭曼丽.  工程灾害防护技术在广东科学中心建设中的研究与应用 . 工程力学, 2006, 23(增刊Ⅱ): 0-209.
    [17] 魏红卫, 喻泽红, 邹银生.  土工合成材料加筋边坡剪切屈服区特性和破坏模式 . 工程力学, 2006, 23(4): 104-108.
    [18] 王华宁, 曹志远.  粘弹塑性损伤时变力学在岩土工程施工分析中的应用 . 工程力学, 2005, 22(4): 84-89,1.
    [19] 白冰.  岩土颗粒介质非等温—维热固结特性研究 . 工程力学, 2005, 22(5): 186-191.
    [20] 朱合华, 叶勇庚, 李晓军, 蔡永昌.  任意形状区域的自动布点技术 . 工程力学, 2004, 21(5): 94-99.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-05-31
  • 修回日期:  2017-11-02
  • 刊出日期:  2018-06-30

考虑颗粒破碎的堆石料湿化变形特性离散元模拟研究

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.S043
    基金项目:  国家“973计划”资助项目(2014CB047003)
    作者简介:

    王蕴嘉(1992-),女,河北人,博士生,主要从事地基基础及地下工程研究(E-mail:wangyj14@mails.tsinghua.edu.cn);周梦佳(1987-),女,浙江人,博士,主要从事宏细观土力学研究(E-mail:zhoumj@iwhr.com).

    通讯作者: 宋二祥(1957-),男,河北人,教授,博士,从事地基基础及地下工程方面的科研和教学(E-mail:songex@tsinghua.edu.cn).
  • 中图分类号: O347.7

摘要: 堆石料广泛应用于土石坝和山区机场地基的填筑工程中,其湿化变形可能会影响工程的正常使用甚至威胁其安全性。颗粒破碎是导致湿化变形的重要原因,然而目前对于堆石料湿化过程中颗粒的破碎规律尚不明晰。该文采用离散单元法,分别模拟了侧限条件下单线法和双线法湿化变形试验,比较了单、双线法湿化变形的差异。采用Hardin破碎率表征颗粒破碎量,分析了湿化过程中颗粒破碎量与填筑体应变及颗粒间摩擦耗能等的关系。此外,还讨论了湿化路径、颗粒形状、材料软化系数对湿化变形的影响。研究结果表明:侧限条件下湿化变形随应力水平增加而增加,且单线法测得的湿化变形大于双线法。湿化路径对总变形量有一定影响,先湿化后加载可有效降低总变形量。加载过程中,颗粒破碎以棱角破碎为主,且多棱角颗粒的试样湿化变形大于浑圆颗粒试样。Hardin破碎率与试样摩擦耗能的关系受湿化路径的影响,与应变的关系不受湿化路径的影响,仅与试样初始状态和材料特性有关。

English Abstract

王蕴嘉, 周梦佳, 宋二祥. 考虑颗粒破碎的堆石料湿化变形特性离散元模拟研究[J]. 工程力学, 2018, 35(S1): 217-222. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.S043
引用本文: 王蕴嘉, 周梦佳, 宋二祥. 考虑颗粒破碎的堆石料湿化变形特性离散元模拟研究[J]. 工程力学, 2018, 35(S1): 217-222. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.S043
WANG Yun-jia, ZHOU Meng-jia, SONG Er-xiang. Dem simulation of wetting deformation characteristics of rockfill considering particle breakage[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(S1): 217-222. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.S043
Citation: WANG Yun-jia, ZHOU Meng-jia, SONG Er-xiang. Dem simulation of wetting deformation characteristics of rockfill considering particle breakage[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(S1): 217-222. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.05.S043
参考文献 (16)

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