›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (4): 1093-1101.doi: 10.16285/j.rsm.2015.04.026

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

堆石料缩尺方法的分形特性及缩尺效应研究

赵婷婷1, 2,周 伟1, 2,常晓林1, 2,马 刚1, 2,马 幸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,湖北 武汉 430072;2. 武汉大学 水工岩石力学教育部重点实验室,湖北 武汉 430072
  • 收稿日期:2013-12-09 出版日期:2015-04-11 发布日期:2018-06-13
  • 通讯作者: 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。E-mail: zw_mxx@163.com E-mail: zhaotingting1989@gmail.com
  • 作者简介:赵婷婷,女,1989年生,硕士研究生,主要从事高坝结构数值仿真方面的研究工作
  • 基金资助:

    国家自然科学基金(No. 51379161);国家自然科学基金优秀青年科学基金(No. 51322905)。

Fractal characteristics and scaling effect of the scaling method for rockfill materials

ZHAO Ting-ting1, 2,ZHOU Wei1, 2,CHANG Xiao-lin1, 2,MA Gang1, 2,MA Xing1, 2   

  1. 1. State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan, Hubei 430072,China; 2. Key Laboratory of Rock Mechanics in Hydraulic Structural Engineering of Education Ministry, Wuhan University, Wuhan, Hubei 430072, China
  • Received:2013-12-09 Online:2015-04-11 Published:2018-06-13

摘要: 采用6种不同缩尺方法将同一条现场级配曲线缩制成不同的数值模拟级配曲线,建立以不同粒径范围内颗粒数为测量数的分形模型,研究了颗粒级配分布的分形特性;基于颗粒流方法,生成与级配曲线相对应的6组数值试样进行双轴压缩试验,研究了缩尺方法对数值试样宏观力学特性及细观力学响应的影响;并讨论了颗粒级配分布的分形特性与数值试样力学特性之间的关系。结果表明:采用不同方法缩尺后数值试样的颗粒级配分布具有分形特性,分维数D为1.463~1.783;随着缩尺方法相似比尺M的增大,数值试样中细颗粒数量增多,粗细颗粒的充填关系得到改善,力学特性逐步提高;颗粒级配分布分维数D与数值试样力学特性指标之间存在较好的线性关系。

关键词: 堆石体, 缩尺方法, 缩尺效应, 分形, 颗粒流

Abstract: Six scaling methods are adopted to create six grading curves for numerical simulation based on one in-situ grading curve. The rate of number of particles in an interval to total number of particles is regarded as the number of measuring fractal, and thus a fractal model is developed. Fractal characteristic of particle size distribution is analysed. Using the particle flow cod, six sets of numerical samples corresponding to six grading curves are generated and used to carry out biaxial compression tests. In this test, the effect of scale method on the macroscopic and mecroscopic mechanical properties of numerical samples is observed, and the relationship between the fractal feature of particle size distribution and the mechanical properties of numerical sample is determined. The results show that the particle size distribution of numerical samples has a fractal feature, its fractal dimension D is from 1.463 to 1.783. With the increase of similar scale M based on the different scale methods, fine particle number in numerical samples increases and the filling rate between coarse and fine particles becomes better reasonable. As a result, the mechanical property of numerical sample is gradually ameliorated. Fractal dimensions D of particle size distribution linearly agrees with the mechanical properties of numerical samples.

Key words: rockfill, scale method, scale effect, fractal, particle flow

中图分类号: 

  • TV 311
[1] 王峰, 张建清, . 考虑颗粒强度尺寸效应的原型堆石料破碎特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 87-94.
[2] 孙红, 宋春雨, 滕慕薇, 葛修润. 加荷条件下软黏土的孔隙演化特征[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 141-146.
[3] 周翠英, 梁宁, 刘镇, . 红层软岩压缩破坏的分形特征与级联失效过程[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 21-31.
[4] 赵国彦, 李振阳, 吴浩, 王恩杰, 刘雷磊. 含非贯通裂隙砂岩的动力破坏特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 73-81.
[5] 纪国法, 李奎东, 张公社, 李少明, 张 蕾, 刘 炜, . 页岩I型断裂韧性的分形计算方法与应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1925-1931.
[6] 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.
[7] 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.
[8] 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.
[9] 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.
[10] 张小燕, 蔡燕燕, 周浩燃, 杨 洋, 李玉龙, . 珊瑚砂大剪切应变下的剪切特性和分形维数[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 610-615.
[11] 郑光, 许强, 彭双麒. 岩质滑坡−碎屑流的运动距离计算公式研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4897-4906.
[12] 马林建, 李增, 罗棕木, 魏厚振, 段力群, . 珊瑚颗粒力学特性应变率效应试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4637-4643.
[13] 肖晓春, 樊玉峰, 吴迪, 丁鑫, 王磊, 赵宝友, . 组合煤岩破坏过程能量耗散特征及冲击危险评价[J]. 岩土力学, 2019, 40(11): 4203-4212.
[14] 杨明辉, 陈贺, 陈可. 基于分形理论的SWCC边界曲线 滞后效应模型研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(10): 3805-3812.
[15] 陶高梁, 朱学良, 胡其志, 庄心善, 何 俊, 陈 银. 黏性土压缩过程临界孔径现象及固有分形特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(1): 81-90.
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] 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 .
[4] 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 .
[5] 胡勇刚,罗 强,张 良,黄 晶,陈亚美. 基于离心模型试验的水泥土搅拌法加固斜坡软弱土地基变形特性分析[J]. , 2010, 31(7): 2207 -2213 .
[6] 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 .
[7] 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 .
[8] 王光进,杨春和,张 超,马洪岭,孔祥云,侯克鹏. 超高排土场的粒径分级及其边坡稳定性分析研究[J]. , 2011, 32(3): 905 -913 .
[9] 胡海军,蒋明镜,赵 涛,彭建兵,李 红. 制样方法对重塑黄土单轴抗拉强度影响的初探[J]. , 2009, 30(S2): 196 -199 .
[10] 李 敏,柴寿喜,王晓燕,魏 丽. 以强度增长率评价麦秸秆加筋盐渍土的加筋效果[J]. , 2011, 32(4): 1051 -1056 .