岩土力学 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (5): 1378-1387.doi: 10.16285/j.rsm.2023.0772

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

考虑微裂纹随机分布的堆石颗粒准静态强度统计模型

闫世豪1, 2，迟世春1, 2，王晋伟3，郭宇1, 2，周新杰1, 2   

  1. 1. 大连理工大学 海岸与近海工程国家重点实验室，辽宁 大连 116024； 2. 大连理工大学 建设工程学院 工程抗震研究所，辽宁 大连 116024；3. 山西大学 电力与建筑学院，山西 太原 030031
  • 收稿日期:2023-06-09 接受日期:2023-08-05 出版日期:2024-05-11 发布日期:2024-05-07
  • 通讯作者: 迟世春，男，1964年生，博士，教授，主要从事堆石料工程特性及本构关系研究。E-mail: schchi@dlut.edu.cn
  • 作者简介:闫世豪，男，1995年生，博士研究生，主要从事堆石料颗粒破碎方面的研究。E-mail: ysh12006010@mail.dlut.edu.cn
  • 基金资助:
    国家重点研发计划（No. 2016YFB0201001）。

Statistical model for quasi-static strength of rockfill particles considering random distribution of microcracks

YAN Shi-hao1, 2, CHI Shi-chun1, 2, WANG Jin-wei3, GUO Yu1, 2, ZHOU Xin-jie1, 2   

  1. 1. State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian, Liaoning 116024, China; 2. Institute of Earthquake Engineering, School of Infrastructure Engineering, Dalian University of Technology, Dalian, Liaoning 116024, China; 3. School of Electric Power and Architecture, Shanxi University, Taiyuan, Shanxi 030031, China
  • Received:2023-06-09 Accepted:2023-08-05 Online:2024-05-11 Published:2024-05-07
  • Supported by:
    This work was supported by the National Key Research and Development Program of China (2016YFB0201001).

PDF (Chinese)

81

摘要： 材料内部裂纹尺寸、形状、转向和空间位置的随机分布对其强度有直接的影响。为了研究地震准静态荷载作用下堆石颗粒强度与尺寸和应变率的统计关系，在最弱链理论的框架下假设颗粒内部裂纹的尺寸和空间位置均服从幂律分布，建立了由颗粒累积破坏概率和体积构成的复合参数与强度的关系。从微观角度应变率效应提高了内部裂纹的强度，降低了单位体积的失效概率，同时使裂纹的空间位置分布更稀疏，减弱了颗粒强度的尺寸效应。不同加载速率的颗粒破碎试验结果表明：随着加载速率的增大，存在逐渐减小的空间分布幂指数使颗粒复合参数汇集在由最弱链统计模型决定的主曲线上。

关键词: 颗粒强度, 尺寸效应, 应变率效应, 统计模型

Abstract: The material strength is directly affected by the random distribution of the size, shape, orientation and spatial location of internal microcracks. This study aims to investigate the statistical relationship of the strength of rockfill particles with respect to size and strain rate under quasi-static condition. The assumption is made both the size and spatial location of microcracks followed the power-law distribution. A rational link is established between the compound parameters, which consist of the cumulative damage probability and volume of the particles and the crushing strength within the framework of the weakest chain theory. From a microscopic perspective, the strength of microcracks in particles increases with the strain rate. The effect of strain rate leads to a reduction in the failure probability per unit volume. Simultaneously, the spatial location distribution of microcracks becomes sparse, and the size effect on particle strength weakens. The results of the single particle crushing tests show that as the loading rate increases, there exists a gradually decreasing power index of spatial location distribution, which allows the particle compound parameters to converge on the master curve determined by the weakest chain statistical model.

Key words: particle strength, size effect, strain rate effect, statistical model

中图分类号: 

  • TU 411
[1] 程家林, 张贵科, 邓韶辉, 黄习文, 周伟, 马刚, . 干湿循环对不同粒径堆石颗粒破碎强度的影响研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 95-105.
[2] 尹敬涵, 盛谦, 崔臻, 张茂础, . 基于多尺寸结构面的循环剪切力学特性及其抗剪强度研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 405-414.
[3] 杨立. 平板载荷试验数值分析及承载力判定标准研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(S1): 723-730.
[4] 朱晶, 裴强强, 郭青林, 张博, . 基于尺寸效应的夯土水盐运移分布特征研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(5): 1481-1494.
[5] 吴琳, 吕亚茹, 张申, 丁思超. 砂土SHPB冲击试验与数值模拟研究进展及问题探讨[J]. 岩土力学, 2024, 45(11): 3461-3480.
[6] 罗国立, 张科, 齐飞飞, 朱辉, 张凯, 刘享华, . 基于3D打印的裂隙岩体力学特性尺寸效应及各向异性初探[J]. 岩土力学, 2023, 44(S1): 107-116.
[7] 杨忠平, 李进, 刘浩宇, 张益铭, 刘新荣, . 土石混合体−基岩界面剪切力学特性块石尺寸效应[J]. 岩土力学, 2023, 44(4): 965-974.
[8] 周航, 吴晗, 曾少华, . 基于应变梯度理论的砂土中扩孔闭合解[J]. 岩土力学, 2023, 44(3): 757-770.
[9] 毛彦军, 陈曦, 范超男, 葛少成, 李文璞, . 基于CT三维重建的注水煤岩体裂隙扩展规律研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(6): 1717-1726.
[10] 沈扬, 冯照雁, 邓珏, 陈锴嘉, 许俊红, . 南海珊瑚砂地基承载力模型试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(5): 1281-1290.
[11] 孙壮壮, 马刚, 周伟, 王一涵, 陈远, 肖海斌. 颗粒形状对堆石颗粒破碎强度尺寸效应的影响[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 430-438.
[12] 赵久彬, 刘元雪, 何少其, 杨骏堂, 柏准, . 三峡库区阶跃变形滑坡水平位移与降雨量 数学统计模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 305-311.
[13] 孟敏强, 王磊, 蒋翔, 汪成贵, 刘汉龙, 肖杨, . 基于尺寸效应的粗粒土单颗粒破碎试验及数值模拟[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 2953-2962.
[14] 骆赵刚, 汪时机, 杨振北, . 膨胀土湿干胀缩裂隙演化及其定量分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2313-2323.
[15] 洪陈杰, 黄曼, 夏才初, 罗战友, 杜时贵, . 岩体结构面各向异性变异系数的尺寸效应研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 2098-2109.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
[1] 夏栋舟，何益斌，刘建华. 土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析[J]. , 2009, 30(10): 2923 -2928 .
[2] 康厚荣, ，雷明堂，张谢东，赵杰华. 贵州省公路工程岩溶环境区划[J]. , 2009, 30(10): 3032 -3036 .
[3] 潘 岳，戚云松，李爱武. 对“深埋隧道开挖围岩失稳突变模型研究”的讨论[J]. , 2009, 30(10): 3210 -3214 .
[4] 易小明，张顶立，逄铁铮，骆建军. 房屋注浆抬升实践与监测分析[J]. , 2009, 30(12): 3776 -3782 .
[5] 蒋明镜，王富周，朱合华. 单粒组密砂剪切带的直剪试验离散元数值分析[J]. , 2010, 31(1): 253 -257 .
[6] 刘豆豆，陈卫忠，杨建平，谭贤君，周喜德. 脆性岩石卸围压强度特性试验研究[J]. , 2009, 30(9): 2588 -2594 .
[7] 郦建俊，黄茂松，王卫东，陈 峥. 软土地基中扩底抗拔中长桩的极限承载力分析[J]. , 2009, 30(9): 2643 -2650 .
[8] 姚 勇，何 川. 并设小净距隧道爆破振动响应分析及控爆措施研究[J]. , 2009, 30(9): 2815 -2822 .
[9] 王迎超，尚岳全，孙红月，严细水. 基于功效系数法的岩爆烈度分级预测研究[J]. , 2010, 31(2): 529 -534 .
[10] 赵晓彦，蒋楚生，熊自英. 单锚类土质边坡锚固预应力传递规律的研究[J]. , 2010, 31(2): 559 -564 .
版权所有 © 《岩土力学》编辑部
地址：湖北武汉武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所(430071)　邮编：200042　电话：027-87198484, 87199252, 87199253, 87198752　E-mail: ytlx@whrsm.ac.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发