›› 2008, Vol. 29 ›› Issue (5): 1200-1204.

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

含软弱夹层土样变形破坏过程细观数值模拟及分析

张晓平1, 2,吴顺川2,张志增3,胡 波1   

  1. 1.中国科学院 工程地质力学重点试验室,北京 100029;2.北京科技大学 金属矿山高效开采与安全教育部重点试验室,北京 100083; 3. 清华大学 水利水电工程系,北京 100084
  • 收稿日期:2006-07-18 出版日期:2008-05-10 发布日期:2013-07-24
  • 作者简介:张晓平,男,1982年生,博士研究生,主要从事岩土工程地质力学研究工作
  • 基金资助:

    教育部矿山工程技术及其他学科重点支持项目(No. 105016)。

Numerical simulation and analysis of failure process of soil with weak intercalated layer

ZHANG Xiao-ping1, 2, WU Shun-chuan2, ZHANG Zhi-zeng3, HU Bo1   

  1. 1. Key Lab of Engineering Geomechanics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China; 2. State Key Laboratory of High-efficient Mining and Safety of Metal Mines of USTB, Beijing 100083, China; 3. Department of Hydraulic and Hydropower Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China
  • Received:2006-07-18 Online:2008-05-10 Published:2013-07-24

摘要: 基于颗粒流理论,引入接触连接模型和滑动模型,建立了含软弱夹层试样的颗粒流模型。通过颗粒流程序(PFC)数值模型试验,对含软弱夹层试样的强度和破坏发展进行了数值模拟,分别对比了不同围压以及不同夹层参数条件下的应力-应变关系曲线,通过位移矢量场分析了破坏发展趋势。模拟结果表明,一般围压条件下试样沿软弱夹层滑动破坏,但在某特定围压下,软弱夹层的存在并不起主要控制作用;试样应力-应变关系曲线峰值随软弱夹层颗粒的摩擦系数和法向接触刚度的减小而下降,当颗粒法向接触刚度趋近0时,试样加载初始阶段呈现塑性流变特征;夹层颗粒的切向接触刚度只有低于某一特定值时才会使试样应力-应变关系曲线峰值降低。通过分析,得到了土体颗粒细观参数和宏观力学行为的内在联系,并对土体软弱夹层力学性质和渐进破坏过程有了更进一步的认识。

关键词: 软弱夹层, 细观参数, 颗粒流, 数值模拟, 应力-应变曲线

Abstract: Based on the theory of particle flow, Particle Flow Code(PFC)model of soil with weak intercalated layer are constituted by adopting the contact-bond model and the slip model. The failure process and strength of sample are studied by PFC numerical simulation to analyze the stress-strain relationship curves of PFC model under different confining pressures and parameters and diagnose the trend of failure via displacement vector fields. The simulation results show that that failure occurs along the weak intercalated layer in the condition of general confining pressures, but in a special confining pressure, failure is not controlled by weak intercalated layer. The peak value of stress-strain relationship curves declines as normal stiffnesses and friction coefficient of weak intercalated layer bring down, the sample will present yielding flow character in the early stage of loading when the friction coefficient approaches 0. The peak value of stress-strain relationship curve declines only when the shear stiffnesses are under a special value. Through analysis, inhesion relations between particle’s micro parameters and macroscopic mechanics actions are gained; and have a further understanding of weak intercalated layer’mechanical properties and progressive failure of soil.

Key words: weak intercalated layer, micro parameter, particle flow, numerical simulation, stress-strain curve

中图分类号: 

  • TU 411.4
[1] 金俊超, 佘成学, 尚朋阳. 基于应变软化指标的岩石非线性蠕变模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2239-2246.
[2] 吴顺川, 马 骏, 程 业, 成子桥, 李建宇, . 平台巴西圆盘研究综述及三维启裂点研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1239-1247.
[3] 王娟娟, 郝延周, 王铁行. 非饱和压实黄土结构特性试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1351-1357.
[4] 朱赛楠, 殷跃平, 李 滨, . 二叠系炭质页岩软弱夹层剪切蠕变特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1377-1386.
[5] 刘汉香, 许 强, 朱 星, 周小棚, 刘文德. 含软弱夹层斜坡地震动力响应过程 的边际谱特征研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1387-1396.
[6] 张 聪, 梁经纬, 阳军生, 曹 磊, 谢亦朋, 张贵金, . 堤坝脉动注浆浆液扩散机制及应用研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1507-1514.
[7] 严 健, 何 川, 汪 波, 蒙 伟, . 高地温对隧道岩爆发生的影响性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1543-1550.
[8] 李世俊, 马昌慧, 刘应明, 韩玉珍, 张 彬, 张 嘎, . 离心模型试验与数值模拟相结合研究 采空边坡渐进破坏特性[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1577-1583.
[9] 魏 星, 张 昭, 王 刚, 张建民, . 饱和砂土液化后大变形机制的离散元细观分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1596-1602.
[10] 蔡奇鹏, 甘港璐, 吴宏伟, 陈星欣, 肖朝昀, . 正断层诱发砂土中群桩基础破坏及避让距离研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1067-1075.
[11] 丛 怡, 丛 宇, 张黎明, 贾乐鑫, 王在泉, . 大理岩加、卸荷破坏过程的三维颗粒流模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1179-1186.
[12] 张成功, 尹振宇, 吴则祥, 金银富, . 颗粒形状对粒状材料圆柱塌落影响的 三维离散元模拟 [J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1197-1203.
[13] 郎颖娴, 梁正召, 段 东, 曹志林, . 基于CT试验的岩石细观孔隙模型重构与并行模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(3): 1204-1212.
[14] 杨爱武, 潘亚轩, 曹 宇, 尚英杰, 吴可龙, . 吹填软土低位真空预压室内试验及其数值模拟[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 539-548.
[15] 汪华斌, 李建梅, 金怡轩, 周 博, 周 宇, . 降雨诱发边坡破坏数值模拟两个关键问题 的解决方法[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 777-784.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 梁桂兰,徐卫亚,谈小龙. 基于熵权的可拓理论在岩体质量评价中的应用[J]. , 2010, 31(2): 535 -540 .
[2] 马文涛. 基于灰色最小二乘支持向量机的边坡位移预测[J]. , 2010, 31(5): 1670 -1674 .
[3] 冯世进,陈晓霞,高广运,张建新. 迭代增量法分析地下连续墙的受力性状[J]. , 2009, 30(1): 226 -230 .
[4] 焦五一. 对“黄土的构度指标及其确定方法”的讨论[J]. , 2011, 32(1): 316 -317 .
[5] 朱训国,杨 庆. 膨胀岩的判别与分类标准[J]. , 2009, 30(S2): 174 -177 .
[6] 刘志伟,申汝涛. 钻孔挤密桩处理强湿陷性黄土地基试验研究[J]. , 2009, 30(S2): 339 -343 .
[7] 刘毓氚 李 琳 贺怀建 . 城市固体废弃物填埋场的岩土工程问题[J]. , 2002, 23(5): 618 -621 .
[8] 贺怀建 ,白世伟 ,赵新华 ,陈 健 . 三维地层模型中地层划分的探讨[J]. , 2002, 23(5): 637 -639 .
[9] 胡春林,李 坤,杨志勇,胡胜刚. 复杂地质条件下高层建筑桩筏基础监测与综合分析[J]. , 2003, 24(4): 673 -676 .
[10] 于玉贞 ,林鸿州 ,李荣建 ,李广信 . 非稳定渗流条件下非饱和土边坡稳定分析[J]. , 2008, 29(11): 2892 -2898 .