›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (10): 2993-3002.doi: 10.16285/j.rsm.2016.10.034

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基于软硬石模板库的土石混合体细观损伤与力学特性分析

何春灿1，胡新丽1，龚 辉2，谭福林1，章 涵1，张小勇3   

  1. 1. 中国地质大学（武汉） 工程学院，湖北 武汉 430074；2. 中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司，湖北 武汉 430071； 3. 西安科技大学 地质与环境学院，陕西 西安 710054
  • 收稿日期:2016-04-12 出版日期:2016-10-11 发布日期:2018-06-09
  • 通讯作者: 胡新丽，女，1968年生，博士，教授，博士生导师，主要从事岩土工程数值模拟与稳定性评价等方面的研究工作。E-mail: huxinli@cug.edu.cn E-mail:hechuncan@126.com
  • 作者简介:何春灿，男，1992年生，硕士研究生，主要从事岩土工程数值分析与灾害防治研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(No. 41272305)；中南电力设计院大型科研课题(No.40-1A-KY201510-G01)。

Analysis of mesoscopic damage and mechanical behaviors of soil-rock mixture based on template database of soft and hard rocks

HE Chun-can1, HU Xin-li1, GONG Hui2, TAN Fu-lin1, ZHANG Han1, ZHANG Xiao-yong3   

  1. 1. Faculty of Engineering, China University of Geosciences (Wuhan), Wuhan, Hubei 430074, China; 2. Central Southern China Electric Power Design Institute of China Power Engineering Consulting Group, Wuhan, Hubei 430071, China; 3. College of Geology and Environment, Xi’an University of Science and Technology, Xi'an, Shaanxi 710054, China
  • Received:2016-04-12 Online:2016-10-11 Published:2018-06-09
  • Supported by:

    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (41272305) and the Large Research Project of Central Southern Electrical Power Design Institute of China(40-1A-KY201510-G01).

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摘要： 为了探究含软、硬两种岩性碎块石土石混合体的变形破坏过程与力学性质，发展了一种基于软硬石模板库的土石混合体建模方法。通过在PFC2D中建立符合原位结构特征的软硬石模板库，利用此模板库生成了不同含石量土石混合体颗粒流模型，对土石混合体进行了单轴压缩颗粒流模拟。结果表明：土石混合体破坏始于土-石接触面，土石介质分离大多因剪切破坏导致，加载前期微裂纹迅速增长，中、后期微裂纹增长速率减缓，但宏观变形渐趋显著；随着含石量的增加，土石混合体单轴抗压强度逐渐降低，块石的转动与侧向移动会加剧土石混合体的整体破坏；相同含石量下，随着软石比例的增加，单轴抗压强度呈下降趋势，试验后试样破裂率与单个软石颗粒的破裂程度均保持在较高水平，软石颗粒破裂是引起土石混合体单轴抗压强度降低的重要原因。

关键词: 岩土力学, 模板库, 细观损伤, 含石量

Abstract: To explore the failure process and mechanical properties of soil-rock mixture (SRM) which contains soft and hard rock blocks, a modeling method for SRM is proposed based on the template database of soft and hard rocks. In the particle flow code in two dimensions (PFC2D) the template database of soft and hard rocks is established, which conforms to in-situ structural characteristics. The particle flow models of SRM with different rock block proportions (RBP) are generated, and then a series of uniaxial compression tests is simulated by the particle flow code. The simulation results indicate that the failure of SRM initiates from the interface between rock block and soil, and the separation of soil-rock medium is mostly caused by shear failure. The microcrack grows rapidly at the earlier stage of loading, and the growth rate of microcracks slows down at the middle and later stages, while the macroscopic deformation gradually becomes significant. The uniaxial compressive strength of SRM decreases with the increase of RBP. The rotation and lateral movement of rock block can aggravate the integral destruction of SRM. At a certain RBP, the uniaxial compressive strength of SRM shows a decreasing tendency with the increase of soft rock block proportion. The rupture rate of specimen and the rupture degree of single soft rock granule are maintained at a high level after the test, and the rupture of soft rock granules is an important reason for the decline of SRM’s uniaxial compressive strength.

Key words: rock and soil mechanics, template database, mesoscopic damage, rock block proportion

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[1] 齐添, 孔剑捷, 刘飞禹. 循环剪切对格栅−土石混合体界面特性的影响[J]. 岩土力学, 2023, 44(9): 2593-2602.
[2] 刘云贺, 王琦, 宁致远, 孟霄, 董静, 杨迪雄, . 考虑损伤的平行黏结接触模型开发及 其参数影响分析[J]. 岩土力学, 2022, 43(3): 615-624.
[3] 鲁洋, 刘斯宏, 张勇敢, 杨蒙. 黏质土石混合体渗透特性试验及演化机制探讨[J]. 岩土力学, 2021, 42(6): 1540-1548.
[4] 张峰瑞, 姜谙男, 杨秀荣, 申发义. 冻融循环下花岗岩剪切蠕变试验与模型研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 509-519.
[5] 涂义亮, 刘新荣, 任青阳, 柴贺军, 王军保, 余佳玉. 含石量和颗粒破碎对土石混合料强度的影响研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(12): 3919-3928.
[6] 俞 缙, 张 欣, 蔡燕燕, 刘士雨, 涂兵雄, 傅国锋, . 水化学与冻融循环共同作用下砂岩细观损伤 与力学性能劣化试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 455-464.
[7] 钟祖良, 别聪颖, 范一飞, 刘新荣, 罗亦琦, 涂义亮, . 土石混合体注浆扩散机制及影响因素试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4194-4202.
[8] 唐建一，徐东升，刘华北. 含石量对土石混合体剪切特性的影响[J]. , 2018, 39(1): 93-102.
[9] 刘世伟，盛 谦，龚彦峰，冷先伦，陈子婧，李建贺,. 基于应力集中系数的抗剪强度取值方法及其应用研究[J]. , 2017, 38(S1): 53-60.
[10] 刘传孝， 王 龙， 张晓雷， 李茂桐， 周 桐,. 不同围压下深井煤岩短时蠕变试验的细观损伤机制分析[J]. , 2017, 38(9): 2583-2588.
[11] 龚 健，刘 君. 基于PIV分析的含石量对土石混合体边坡破坏过程及模式的影响[J]. , 2017, 38(3): 696-704.
[12] 金 磊，曾亚武，张 森. 块石含量及形状对胶结土石混合体力学性能影响的大型三轴试验[J]. , 2017, 38(1): 141-149.
[13] 王江营 ，曹文贵 ，蒋中明 ，赵志鹏,. 不同应力路径下土石混填体变形力学特性大型三轴试验研究[J]. , 2016, 37(2): 424-430.
[14] 王 宇，常德龙，李建林，李春波，胡安龙. 复杂应力路径下饱水砂岩宏细观力学特性研究[J]. , 2016, 37(11): 3105-3114.
[15] 罗 飞 ，赵淑萍 ，马 巍 ，焦贵德,. 由滞回曲线的形态特征分析冻结黏土的动力特性[J]. , 2015, 36(S1): 299-304.
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[1] 李 奎，高 波. 地铁隧道下穿小河和桥梁的施工方案研究[J]. , 2010, 31(5): 1509 -1516 .
[2] 杨 冰，杨 军，常 在，甘厚义，宋二祥. 土石混合体压缩性的三维颗粒力学研究[J]. , 2010, 31(5): 1645 -1650 .
[3] 肖世国，鲜 飞，王唤龙. 一种微型桩组合抗滑结构内力分析方法[J]. , 2010, 31(8): 2553 -2559 .
[4] 叶海林，郑颖人，黄润秋，杜修力，李安洪，许江波. 强度折减动力分析法在滑坡抗滑桩抗震设计中的应用研究[J]. , 2010, 31(S1): 317 -323 .
[5] 张志沛，彭 惠，饶 晓. 软土地基注浆扩散过程数值模拟研究[J]. , 2011, 32(S1): 652 -0655 .
[6] 吴礼舟 ，张利民 ，黄润秋. 成层非饱和土渗流的耦合解析解[J]. , 2011, 32(8): 2391 -2396 .
[7] 刘 润 ，王秀妍 ，刘月辉 ，王武刚. 点支撑缺陷下海底埋管热屈曲分析[J]. , 2011, 32(S2): 64 -69 .
[8] 梁耀哲. 刚性桩复合地基的主动土压力分析[J]. , 2012, 33(S1): 25 -29 .
[9] 韩建新 ，李术才 ，李树忱 ，杨为民 ，汪 雷 . 基于强度参数演化行为的岩石峰后应力-应变关系研究[J]. , 2013, 34(2): 342 -346 .
[10] 黄 达 ，岑夺丰 ，黄润秋 . 单裂隙砂岩单轴压缩的中等应变率效应颗粒流模拟[J]. , 2013, 34(2): 535 -545 .
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