›› 2012, Vol. 33 ›› Issue (10): 3006-3012.

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

基于颗粒流程序的真三轴应力状态下堆石体的变形和强度特性研究

周 伟1, 2,谢婷蜓1, 3,马 刚1, 2,常晓林1, 2   

  1. 1. 武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室,武汉 430072; 2. 武汉大学 水工岩石力学教育部重点实验室,武汉 430072;3、中铁第四勘察设计院集团有限公司,武汉 430063
  • 收稿日期:2011-06-03 出版日期:2012-10-10 发布日期:2012-10-19
  • 通讯作者: 马刚,男,1985年生,博士研究生,主要从事高坝结构数值仿真研究。E-mail: magang630@163.com E-mail:zw_mxx@163.com
  • 作者简介:周伟,男,1975年生,博士,教授,博士生导师,主要从事高坝结构数值仿真方面的教学与研究工作
  • 基金资助:

    国家自然科学基金(No. 50979082)

Stress and deformation analysis of rockfill in true triaxial stress conditions based on PFC

ZHOU Wei1, 2,XIE Ting-ting1, 3,MA Gang1, 2,CHANG Xiao-lin1, 2   

  1. 1. State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science,Wuhan University, Wuhan 430072,China; 2. Key Laboratory of Rock Mechanics in Hydraulic Structural Engineering of Education Ministry, Wuhan University, Wuhan 430072, China; 3. China Railway Siyuan Survey and Design Group Co., Ltd., Wuhan 430063, China
  • Received:2011-06-03 Online:2012-10-10 Published:2012-10-19

摘要: 采用三维颗粒流程序,模拟了堆石体的真三轴试验,不仅研究了堆石体在三维应力条件下的宏观应力变形特点,而且将细观与宏观参数联系起来,进一步完善了对堆石体的研究。试验过程采用等中主应力比路径加载。通过比较堆石体真三轴颗粒流模型试验和室内真三轴试验结果,表明颗粒流程序能较好地模拟堆石体的力学特性。颗粒流数值试验结果表明,中主应力对堆石体在三向应力状态下的强度和变形特性均有显著的影响。应力比参数b从0~1变化过程中,中主应力面先压缩后膨胀,小主应力面一直处于压缩状态;中主应力对内摩擦角、弹性模量和泊松比也均有影响。从细观上看,围压越高,b值越大,颗粒配位数越大,孔隙率越小,故从细观角度解释了堆石体的宏观应力变形现象。

关键词: 堆石体, 真三轴, PFC, 数值试验, 中主应力

Abstract: Three-dimensional particle flow code(PFC)is adopted to simulate the true triaxial tests of rockfill. Not only the macro stress and deformation characteristics of the rockfill under three-dimensional stress conditions are researched, but also the micro and macro parameters are then linked with each other in order to further improve the study of rockfill. In the process of the test, the ratio of intermediate principal stress is fixed. By comparing the results of rockfill true triaxial test based on PFC and the results of true triaxial test in laboratory, we find that the PFC can suitably simulate the mechanical properties of rockfill. The PFC numerically experimental results indicate that the intermediate principal stress has a remarkable influence on the strength and deformation of rockfill under the three-dimensional stress condition. When stress ratio parameter change from 0 to 1 , the intermediate principal stress surface compresses firstly and inflates later; the minor principal stress surface is always on the compression state. The intermediate principal stress is influences on the internal friction angle, the elasticity coefficient and the Poisson's ratio. In a mesoscopic view, we find that the higher confining pressure is, the higher value of b is, the greater particle coordination number is, and the smaller porosity factor is. The rockfill macroscopic stress and deformation phenomena are explained from microscopic angle.

Key words: rockfill, true triaxial test, particle flow code(PFC), numerical simulation, intermediate principal stress

中图分类号: 

  • O 241
[1] 尹光志, 鲁俊, 张东明, 李铭辉, 邓博知, 刘 超, . 真三轴应力条件下钻孔围岩塑性区及增透半径研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 1-10.
[2] 宫凤强, 伍武星, 李天斌, 司雪峰, . 深部硬岩矩形隧洞围岩板裂破坏的试验模拟研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2085-2098.
[3] 苏国韶, 燕思周, 闫召富, 翟少彬, 燕柳斌, . 真三轴加载条件下岩爆过程的声发射演化特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1673-1682.
[4] 罗丹旎, 苏国韶, 何保煜, . 不同饱水度花岗岩的真三轴岩爆试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1331-1340.
[5] 方瑾瑾, 冯以鑫, 赵伟龙, 王立平, 余永强, . 真三轴条件下原状黄土的非线性本构模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 517-528.
[6] 袁 亮, 刘业娇, 田志超, 唐春安, 薛俊华, 段昌瑞, 张 寒, . 地面垂直钻孔预抽特厚煤层瓦斯数值试验与应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 370-378.
[7] 李 杨, 佘成学, 朱焕春, . 现场堆石体振动碾压的颗粒流模拟及验证[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 432-442.
[8] 肖晓春, 丁 鑫, 潘一山, 吕祥锋, 吴 迪, 王 磊, 樊玉峰, . 含瓦斯煤岩真三轴多参量试验系统研制及应用[J]. 岩土力学, 2018, 39(S2): 451-462.
[9] 张坤勇,李 威,Charkley Nai Frederick,陈 恕,. 小主应力方向加载条件下的掺砾黏土真三轴试验[J]. , 2018, 39(9): 3270-3276.
[10] 卞 康,刘 建,胡训健,李鹏程,陈玲朱,刘振平, . 含顺层断续节理岩质边坡地震作用下的破坏模式与动力响应研究[J]. , 2018, 39(8): 3029-3037.
[11] 李清川,李术才,王汉鹏,张红军,张 冰,张玉强,. 上覆流沙层隧道开挖面稳定性分析与数值试验研究[J]. , 2018, 39(7): 2681-2690.
[12] 方瑾瑾,冯以鑫,朱昌星,. 真三轴条件下Q3原状黄土的力学特性[J]. , 2018, 39(5): 1699-1708.
[13] 李凯达,胡少斌,李小春,伍 键,樊清怡,伍海清,. 单相流体对砂岩强度特性的影响[J]. , 2018, 39(5): 1789-1795.
[14] 林清辉,严佳佳,董 梅,朱剑锋,. 大主应力方向及中主应力系数对重塑黄土小应变刚度特性影响试验研究[J]. , 2018, 39(4): 1369-1376.
[15] 司雪峰, 宫凤强,罗 勇,李夕兵, . 深部三维圆形洞室岩爆过程的模拟试验[J]. , 2018, 39(2): 621-634.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 张文杰,陈云敏. 垃圾填埋场抽水试验及降水方案设计[J]. , 2010, 31(1): 211 -215 .
[2] 宫伟力,安里千,赵海燕,毛灵涛. 基于图像描述的煤岩裂隙CT图像多尺度特征[J]. , 2010, 31(2): 371 -376 .
[3] 詹永祥,蒋关鲁. 无碴轨道路基基床动力特性的研究[J]. , 2010, 31(2): 392 -396 .
[4] 万 智,董 辉,刘宝琛. 基于正交设计下SVM滑坡变形时序回归预测的超参数选择[J]. , 2010, 31(2): 503 -508 .
[5] 高广运,赵元一,高 盟,杨成斌. 分层土中群桩水平动力阻抗的改进计算[J]. , 2010, 31(2): 509 -515 .
[6] 王明年,郭 军,罗禄森,喻 渝,杨建民,谭忠盛. 高速铁路大断面黄土隧道深浅埋分界深度研究[J]. , 2010, 31(4): 1157 -1162 .
[7] 谭峰屹,姜志全,李仲秋,颜惠和. 附加质量法在昆明新机场填料压实密度检测中的应用研究[J]. , 2010, 31(7): 2214 -2218 .
[8] 卢 黎,张四平,张永兴,胡岱文,吴曙光. 压力型锚索力学机理现场试验研究[J]. , 2010, 31(8): 2435 -2440 .
[9] 柴 波,殷坤龙,肖拥军. 巴东新城区库岸斜坡软弱带特征[J]. , 2010, 31(8): 2501 -2506 .
[10] 刘汉龙,陶学俊,张建伟,陈育民. 水平荷载作用下PCC桩复合地基工作性状[J]. , 2010, 31(9): 2716 -2722 .