岩土力学 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (S1): 503-510.doi: 10.16285/j.rsm.2018.1678

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堆石料单颗粒劈裂试验破碎强度随机性与 尺寸效应的三维离散元模拟

周梦佳1，温彦锋1，邓 刚1，王蕴嘉2，宋二祥2   

  1. 1. 中国水利水电科学研究院 流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京 100048；2. 清华大学 土木工程系，北京 100084
  • 收稿日期:2018-09-09 出版日期:2019-08-01 发布日期:2019-08-18
  • 通讯作者: 邓刚，男，1979年生，博士，教授级高工，主要从事岩土材料特性和数值模拟，水利水电工程安全应急管理等方面研究。E-mail：dgang@iwhr.com E-mail:zhoumj@iwhr.com
  • 作者简介:周梦佳，女，1987年生，博士后，主要从事岩土力学基础理论与数值计算方法方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目课题（No.2018YF0407103，No.2017YFC0404803）；中国水科院基本科研业务费项目（No.GE0145B562017）。

Three-dimensional discrete element simulation of random breaking strength and size effect in single particle splitting test of rockfill

ZHOU Meng-jia1, WEN Yan-feng1, DENG Gang1, WANG Yun-jia2, SONG Er-xiang2   

  1. 1. State Key Laboratory of Simulation and Regulation of Water Cycle in River Basin, China Institute of Water Resources and Hydropower Research, Beijing 100048, China; 2. Department of Civil Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China
  • Received:2018-09-09 Online:2019-08-01 Published:2019-08-18
  • Supported by:
    This work was supported by the National Key Research Program of China(2018YF0407103, 2017YFC0404803) and Fundamental Research Funds for IWHR(GE0145B562017).

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摘要： 堆石单颗粒形状不规则，强度随机且存在尺寸效应，开发堆石颗粒模型是开展堆石料颗粒流室内数值试验的基础。文中提出一种随机裂缝模型，并对模型参数的设置进行分析讨论，模型在合理的参数设置的情况下能反映真实堆石颗粒的脆性劈裂、强度随机性Weibull分布、强度尺寸效应，是深入开展筑坝材料破碎及缩尺效应颗粒流模拟分析的前提。单颗粒数值试验表明，颗粒形状对破碎模式影响显著；在相同岩性材质和裂缝分布情况下形状对颗粒强度影响较大；颗粒越不规则，其强度离散性越大。

关键词: 堆石颗粒, 裂缝, 破碎, 尺寸效应, 形状

Abstract: The single particle shape is irregular in the rockfill, which is characterized as random strength and size effect. The development of rockfill particle model is the basis of particle flow simulation in laboratory tests of rockfill materials. Based on the micro-crack propagation mechanism of particle breakage, a random crack model with three-dimensional shape is carefully proposed in this paper. Furthermore, the parameters of model are analyzed and discussed. The model can reasonably simulate the behavior of brittle splitting, Weibull distribution and size effect of the rock strength. It is the premise of in-depth simulation analysis of particle flow simulation of damming material crushing and scale effect. The single particle numerical test shows that the particle shape has a significant influence on the breaking mode and particle strength under the same lithological material and fracture distribution. The more irregular the particle is, the greater the dispersion of particle strength.

Key words: rockfill particle, crack, breakage, size effect, shape

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[1] 杨括宇, 陈从新, 夏开宗, 宋许根, 张伟, 张褚强, 王田龙. 崩落法开采金属矿巷道围岩破坏机制的断层效应[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 279-289.
[2] 叶阳, 曾亚武, 杜欣, 孙翰卿, 陈曦, . 球形砾石碰撞损伤破碎三维离散元模拟研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 368-378.
[3] 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.
[4] 蔡改贫, 宣律伟, 张雪涛, 郭晋. 多尺度内聚颗粒模型破碎过程研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1809-1817.
[5] 潘锐, 程桦, 王雷, 王凤云, 蔡毅, 曹广勇, 张朋, 张皓杰, . 巷道浅层破碎围岩锚注加固承载特性试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1887-1898.
[6] 张庆艳, 陈卫忠, 袁敬强, 刘奇, 荣驰, . 断层破碎带突水突泥演化特征试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(6): 1911-1922.
[7] 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.
[8] 徐东升, 黄明, 黄佛光, 陈成. 不同级配珊瑚砂水泥胶结体的破坏行为分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1531-1539.
[9] 褚福永, 朱俊高, 翁厚洋, 叶洋帆. 粗粒料级配缩尺后最大干密度试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1599-1604.
[10] 张宗堂, 高文华, 张志敏, 唐骁宇, 邬俊, . 基于Weibull分布的红砂岩颗粒崩解破碎演化规律[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 877-885.
[11] 陈润发, 缪林昌, 孙潇昊, 吴林玉, 王呈呈. 添加氧化铝对微生物修复裂缝影响的分析[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 933-938.
[12] 彭家奕, 张家发, 沈振中, 叶加兵, . 颗粒形状对粗粒土孔隙特征和渗透性的影响[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 592-600.
[13] 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.
[14] 李小刚, 朱长歧, 崔翔, 张珀瑜, 王睿, . 含碳酸盐混合砂的三轴剪切试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 123-131.
[15] 修乃岭, 严玉忠, 胥云, 王欣, 管保山, 王臻, 梁天成, 付海峰, 田国荣, 蒙传幼, . 基于非达西流动的自支撑剪切裂缝导流 能力实验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 135-142.
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