›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (12): 3608-3617.doi: 10.16285/j.rsm.2016.12.033

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

颗粒接触无网格法及其在边坡成灾范围模拟中的应用

冯 春1,李世海1,孙厚广2,李志刚1   

  1. 1. 中国科学院力学研究所 流固耦合系统力学重点实验室,北京 100190;2. 鞍钢集团鞍千矿业有限责任公司,辽宁 鞍山 114000
  • 收稿日期:2014-11-28 出版日期:2016-12-10 发布日期:2018-06-09
  • 作者简介:冯春,男,1982年生,博士研究生,高级工程师,主要从事岩土力学领域数值计算方法的研究工作。
  • 基金资助:

    国家科技支撑计划(No.2012BAK10B00)资助;国家自然科学基金青年基金项目(No.11302230,No.11302229)资助。

Particle contact-based meshfree method and its application to slope disaster range simulation

FENG Chun1, LI Shi-hai1, SUN Hou-guang2, LI Zhi-gang1   

  1. 1. Key Laboratory for Mechanics in Fluid Solid Coupling Systems, Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China; 2. Anshan Iron and Steel Group Anqian Mining Co., Ltd., Anshan, Liaoning 114000, China
  • Received:2014-11-28 Online:2016-12-10 Published:2018-06-09
  • Supported by:

    This work was supported by the National Key Technology Research and Development Program of the Ministry of Science and Technology of China (2012BAK10B00) and the National Natural Science Foundation of China Young Scholars (11302230, 11302229).

摘要: 提出了一种基于颗粒接触的无网格方法(PCMM),并编制了相应的C++程序,解决了有限元等网格类方法在模拟边坡失稳滑动过程中的网格畸变问题。该方法利用颗粒离散元中的接触拓扑创建连续介质单元,通过颗粒的运动演化实现连续介质单元的自动删除及重建,通过在连续介质单元中引入考虑应变软化效应的Mohr-Coulomb模型及最大拉应力模型,实现边坡的弹塑性分析及失稳滑移过程的模拟。利用PCMM分析了均质边坡的弹塑性场、沙堆的形成过程及土质边坡的失稳过程。计算结果表明,PCMM在小变形下具有足够的精度,且在模拟材料大变形方面具有明显优势,是一种模拟边坡成灾范围的有效方法。

关键词: 无网格方法, 颗粒接触无网格法, 颗粒接触, 边坡, 成灾范围

Abstract: When simulate slope sliding process by grid-based methods such as FEM, element distortion will happen. To solve such problems, a particle contact-based meshfree method (PCMM) is proposed; and a corresponding C++ code is implemented. In this method, the continuous media elements are created based on contact topology of particle DEM; and the elements will be deleted or recreated according to the movement and evolvement of the particle system. The elastoplastic analysis and sliding process simulation of slope are realized by intruducing the softening Mohr-Coulomb model and maximal tensile stress model into continuous media elements. PCMM is uesed to simulate the elastoplastic deformation of homogeneous slope, formation process of sand pile and failure process of soil slope through cases. The results show that the PCMM is an effective approach to simulate disaster range of slope; and it owns enough accuracy when simulating small deformation and large deformation problems.

Key words: meshfree method, partice contact-based meshfree method, particle contact, slope, disaster range

中图分类号: 

  • TU 42

[1] 荣驰, 陈卫忠, 袁敬强, 张铮, 张毅, 张庆艳, 刘奇, . 新型水玻璃−酯类注浆材料及其固沙体特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 2034-2042.
[2] 任洋, 李天斌, 赖林. 强震区隧道洞口段边坡动力响应 特征离心振动台试验[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1605-1612.
[3] 张卢明, 周勇, 范刚, 蔡红雨, 董云. 强震作用下核安全级反倾层状软岩高陡边坡组合支挡结构抗震性能研究与加固效果评价[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1740-1749.
[4] 孙银磊, 汤连生, 刘洁, . 非饱和土微观结构与粒间吸力的研究进展[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1095-1122.
[5] 周子涵, 陈忠辉, 王建明, 张凌凡, 年庚乾. 爆破荷载作用下露天矿边坡稳定性的突变研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 849-857.
[6] 史振宁, 戚双星, 付宏渊, 曾铃, 何忠明, 方睿敏, . 降雨入渗条件下土质边坡含水率分 布与浅层稳定性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 980-988.
[7] 苏永华, 李诚诚. 强降雨下基于Green-Ampt模型的边坡稳定性分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 389-398.
[8] 朱彦鹏, 陶钧, 杨校辉, 彭俊国, 吴强, . 框架预应力锚托板结构加固高填方边坡 设计与数值分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 612-623.
[9] 李剑, 陈善雄, 余飞, 姜领发, 戴张俊. 预应力锚索加固高陡边坡机制探讨[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 707-713.
[10] 闫国强, 殷跃平, 黄波林, 张枝华, 代贞伟, . 三峡库区巫山金鸡岭滑坡成因机制与变形特征[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 329-340.
[11] 刘顺青, 黄献文, 周爱兆, 蔡国军, 姜朋明, . 基于随机块石模型的土石混合边坡稳定性 分析方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 350-358.
[12] 刘红岩. 宏细观缺陷对岩体力学特性及边坡稳定影响研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 431-439.
[13] 王伟, 陈国庆, 郑水全, 张广泽, 王栋, . 考虑张拉-剪切渐进破坏的边坡矢量和法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 468-476.
[14] 姜谙男, 张权, 吴洪涛, 段龙梅, 焦明伟, 白涛, . 基于改进局部安全度的爆破作用边坡稳定性分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 511-518.
[15] 吴锦亮, 何吉, . 岩质边坡动态开挖模拟的复合单元模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 535-540.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!