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冰水赋存演化下冻结土石混合体-结构界面强度劣化机制及模型
1
作者 唐丽云 王鹏宇 +4 位作者 郑娟娟 于永堂 金龙 崔玉鹏 罗滔 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期988-997,共10页
温升下冻结土石混合体-结构界面层孔隙内冰水赋存改变极易诱发强度劣化,而目前界面强度劣化机制及劣化规律定量表征的相关研究存在空白。制备0%,15%,30%,45%等4种含石率组合体试样,通过核磁共振、直剪试验研究了正融过程冰水赋存演化下... 温升下冻结土石混合体-结构界面层孔隙内冰水赋存改变极易诱发强度劣化,而目前界面强度劣化机制及劣化规律定量表征的相关研究存在空白。制备0%,15%,30%,45%等4种含石率组合体试样,通过核磁共振、直剪试验研究了正融过程冰水赋存演化下界面强度劣化特性,结合莫尔-库仑准则首次提出以薄膜水及毛细水含量变化率为参变量的强度劣化模型。得到结论:含石改变界面孔隙结构分布使毛细水占比升高;温升下界面抗剪强度劣化程度随含石率增加而降低;正融后不同含石率界面黏聚力衰减程度均大于内摩擦角衰减程度;黏聚力、内摩擦角与未冻水含量关系曲线分别呈阶段非线性特点及两阶段线性特点,其实质在于薄膜水及毛细水发育使得界面黏聚力和内摩擦角产生不同程度及形式的劣化。模型分析表明:随含石率升高,薄膜水及毛细水劣化系数具有“此消彼长”的特性,颗粒间及颗粒与结构接触面滑动摩擦强度和咬合摩擦强度劣化比例系数分别呈现下降、上升趋势。 展开更多
关键词 正融 土石混合体-结构界面 冰水赋存 强度劣化模型
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泥质粉砂岩土石混合体邓肯-张本构模型改进
2
作者 章涵 易成龙 +2 位作者 刘钟钒 陈康裴 陈沿江 《人民珠江》 2025年第2期75-82,共8页
不同于硬质岩土石混合体(Soil-Rock Mixture,S-RM),软质岩土石混合体在剪切破坏过程中软岩块石会发生大量破碎,因此软质岩土石混合体剪切力学特性受块石破碎特性影响。为准确预测软质岩土石混合体边坡变形及评价工程稳定性,亟需开展土... 不同于硬质岩土石混合体(Soil-Rock Mixture,S-RM),软质岩土石混合体在剪切破坏过程中软岩块石会发生大量破碎,因此软质岩土石混合体剪切力学特性受块石破碎特性影响。为准确预测软质岩土石混合体边坡变形及评价工程稳定性,亟需开展土石混合体剪切力学特性及本构模型研究。通过土石混合体大型三轴试验分析了土石混合体剪切力学特性与块石破碎特性,基于破碎率Br与破碎比R_(f)之间的关系改进了适用于土石混合体的邓肯-张本构模型。结果表明:软质岩土石混合体在剪切破坏后块石粒组(5~60 mm)含量降低,细粒土粒组(<2 mm)的含量增加,在高围压下块石破碎率达到20%;随着围压的增加,土石混合体破碎率增加,剪切强度增加;随着土石混合体破碎率Br的增大,破坏比R_(f)线性减小;通过与试验数据对比,改进后的邓肯-张本构模型可以更合理的表征土石混合体应力-应变特征。 展开更多
关键词 土石混合体 破碎率 剪切力学特性 邓肯-张本构模型
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冻融作用下土石混合体-混凝土界面强度劣化、孔隙结构演化及颗粒运移研究 被引量：4
3
作者 唐丽云 李屹恒 +5 位作者 于永堂 金龙 高志刚 贾海梁 孙强 刘晨昕 《冰川冻土》 CSCD 北大核心 2023年第3期1047-1062,共16页
土石混合体-混凝土界面在寒区工程广泛分布,其界面处颗粒骨架受冻融影响塌陷、重组,极易诱发界面强度劣化,是影响寒区工程安全运营的难题。解析冻融影响下界面的强度行为,揭示界面强度与孔隙结构和颗粒骨架的互馈效应,是解决此难题的关... 土石混合体-混凝土界面在寒区工程广泛分布,其界面处颗粒骨架受冻融影响塌陷、重组,极易诱发界面强度劣化,是影响寒区工程安全运营的难题。解析冻融影响下界面的强度行为,揭示界面强度与孔隙结构和颗粒骨架的互馈效应,是解决此难题的关键。开展土石混合体-混凝土界面室内直剪试验,借助NMR分层测试及PFC数值模拟,获取界面区抗剪强度参数及孔隙结构演化特性,明晰界面颗粒旋转运移特征;基于分形维数理论,定量评价界面孔隙结构变化,阐释冻融下界面强度劣化机理。即强度骤降阶段界面处土石颗粒受冻胀挤压,其有序排列被打乱,联结、互锁作用弱化,此时孔隙体积、分形维数均增大,界面整体性下降;反翘阶段界面处大块土颗粒分裂重组、骨架塌落,形成块石为核、黏土在外覆盖的包裹体结构,孔隙内部复杂程度降低导致抗剪强度小幅提升;随冻融次数增加,碎石外土颗粒剥落,界面区孔隙体积及颗粒旋转量缓慢增大,界面逐渐脱黏劣化。研究成果对工程构筑物孕灾机制具有指导价值。 展开更多
关键词 冻融循环 土石混合体-混凝土界面 NMR 抗剪强度 PFC
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冻融循环下土石混合体-混凝土界面剪切特性及孔隙结构演化特征试验研究 被引量：5
4
作者 唐丽云 黄涛 +4 位作者 汪卫兵 金龙 孙强 李国玉 罗滔 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1954-1969,共16页
为探明冻融循环下寒区土石混合体-混凝土界面强度劣化机制,首先,通过核磁共振(NMR)分层测试获取界面区孔隙结构演化特征;其次,考虑冻融循环次数、含石率、法向应力的影响开展直剪试验,以探究界面剪切力学特性;同时,基于分形理论定量评... 为探明冻融循环下寒区土石混合体-混凝土界面强度劣化机制,首先,通过核磁共振(NMR)分层测试获取界面区孔隙结构演化特征;其次,考虑冻融循环次数、含石率、法向应力的影响开展直剪试验,以探究界面剪切力学特性;同时,基于分形理论定量评价界面区孔隙结构特征;最后,结合界面区孔隙结构演化特征与界面强度劣化规律揭示界面强度劣化机理。研究结果表明:土石混合体层及界面层T_(2)谱分布均有2个峰值,随冻融次数增加向右发生偏移,反映了冻融过程孔隙结构的演化特性;界面剪切应力-位移曲线表现为应变软化型,界面抗剪强度及黏聚力随冻融次数增加呈现急剧下降、反翘、缓慢下降3个阶段;分形维数随冻融次数的增加呈先增大后减小趋势,随含石率的增加而增大;第1次冻融循环后,界面区土颗粒聚集成较大的团聚体,界面层孔隙体积增大,孔隙复杂程度变大,界面整体性下降,经历5次冻融后,团聚的土颗粒逐渐变脆破碎导致骨架塌落、孔隙体积减小,界面处黏结力增大,称第5次冻融循环为骨架结构变形“分水岭”,之后随冻融次数的增加碎石外部的土颗粒逐渐剥落,界面区孔隙体积增大,界面逐渐脱黏劣化。 展开更多
关键词 冻融循环 土石混合体-混凝土界面 NMR 孔隙演化特征 剪切特性
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土石混合体压缩性三维颗粒力学研究
5
作者 陈晓雪 《黑龙江科学》 2025年第6期47-51,共5页
土石混合体是一种以碎石、卵石为集料,砂土、粘土为充填料的特殊岩土结构物,既有自然生成特点,也有人为制造特点,与均质岩土结构物有很大的不同。针对某机场高填土中广泛使用的土石混料问题,对土石混料试件在二维颗粒流序列中侧限压缩... 土石混合体是一种以碎石、卵石为集料,砂土、粘土为充填料的特殊岩土结构物,既有自然生成特点,也有人为制造特点,与均质岩土结构物有很大的不同。针对某机场高填土中广泛使用的土石混料问题,对土石混料试件在二维颗粒流序列中侧限压缩实验进行数值模拟研究,对比分析不同级配的土石混料试件在侧限压缩过程中的微结构特征和力学、物理特性,通过对侧限压缩模型的最大和压缩后的孔隙体积比的对比,探讨填料含量对土混合料结构性能的影响,如骨架效应,给出推荐的填料土混合料含量范围,为应用颗粒流法提供参考。 展开更多
关键词 土石混合体 颗粒力学 结构性 含石率
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基于振动台试验的不同含石率土-石混合体边坡地震动响应差异性研究
6
作者 谢周州 赵炼恒 +3 位作者 李亮 黄栋梁 张子健 周靖 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2324-2337,共14页
针对土-石混合体边坡动力响应特性尚不明确的问题,基于相似原理设计开展了3组不同含石率土-石混合体边坡大型振动台试验,系统地对比分析了不同含石率土-石混合体边坡动力响应的差异。研究结果表明:土-石混合体边坡在地震作用下的加速度... 针对土-石混合体边坡动力响应特性尚不明确的问题,基于相似原理设计开展了3组不同含石率土-石混合体边坡大型振动台试验,系统地对比分析了不同含石率土-石混合体边坡动力响应的差异。研究结果表明:土-石混合体边坡在地震作用下的加速度响应符合自由面效应,即边坡在近坡顶端处的加速度放大效应要明显强于坡体内,而不同含石率土-石混合体边坡在不同频率正弦波激振作用下的动力响应差异明显,这是因为不同含石率土-石混合体边坡结构的动力特性存在差异;地震作用下,模型边坡动土压力由边坡浅表层至坡体内部呈不断增大趋势,但由于坡体变形与损伤程度不同,不同含石率边坡整体的动土压力响应程度不同;且在地震波分级加载过程中,边坡不同部位处动土压力的突变可作为边坡产生动力破坏的依据;随着含石率的上升,地震作用下边坡整体的变形程度逐渐降低:20%含石率边坡表现为由浅层至深层的连续滑动,而40%与60%含石率的边坡变形则相对较小,40%含石率边坡仅表层岩土体发生滑移,60%含石率边坡仅浅表层土体发生剥落,含石率的提升对土-石混合体边坡起到了加固作用。 展开更多
关键词 地震滑坡 振动台试验 边坡工程 土-石混合体 动力响应
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土石混合体-基岩界面剪切力学特性块石尺寸效应 被引量：8
7
作者 杨忠平 李进 +2 位作者 刘浩宇 张益铭 刘新荣 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期965-974,共10页
土石混合体-基岩界面的抗剪强度是控制坡体稳定性的重要参数之一,是工程设计的重要参数。为探究块石尺寸对土石混合体-基岩界面剪切力学特性的影响,开展了含不同块石尺寸的土石混合体-基岩界面室内大型剪切试验。结果表明:接触界面的破... 土石混合体-基岩界面的抗剪强度是控制坡体稳定性的重要参数之一,是工程设计的重要参数。为探究块石尺寸对土石混合体-基岩界面剪切力学特性的影响,开展了含不同块石尺寸的土石混合体-基岩界面室内大型剪切试验。结果表明:接触界面的破坏模式受块石尺寸和法向压力的影响不显著,均表现为应变硬化特征;法向压力会削弱块石尺寸效应的影响;随块石尺寸增加,抗剪强度和抗剪强度指标(φ、c)先增加后减少,既存在着正尺寸效应,又存在着负尺寸效应,尺寸效应对内摩擦角φ的影响有限,整体在29°波动,而对表观黏聚力c影响较大;不同块石尺寸试样在不同法向压力作用下均表现出了明显的剪缩行为,法向压力能够增强土石混合体的剪缩特性;土石混合体-基岩界面为薄弱的潜在滑移面,随着块石尺寸系数的增加,薄弱破坏面有向土石混合体内部转化的趋势。 展开更多
关键词 接触界面 尺寸效应 土石混合体 剪切力学特性
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含石率对土石混合体-基岩界面剪切力学特性的影响 被引量：25
8
作者 杨忠平 李进 +2 位作者 蒋源文 胡元鑫 赵亚龙 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1443-1452,I0005,共11页
土石混合体与基岩接触界面是高填方体边坡和天然斜坡失稳不容忽视的潜在滑移面。通过室内大型直剪试验和离散元数值模拟探究了含石率对土石混合体—基岩界面剪切力学特性的影响及接触面剪切破坏机理。结果表明:土石混合体—基岩界面的... 土石混合体与基岩接触界面是高填方体边坡和天然斜坡失稳不容忽视的潜在滑移面。通过室内大型直剪试验和离散元数值模拟探究了含石率对土石混合体—基岩界面剪切力学特性的影响及接触面剪切破坏机理。结果表明:土石混合体—基岩界面的剪应力-剪切位移曲线随法向压力的增大有由应变软化向应变硬化转变的趋势;剪应力-剪切位移曲线出现“V型跳跃”主要与颗粒破碎、转动和翻越有关;土石混合体—基岩界面抗剪强度和抗剪强度指标随含石率的增加先增大后减小,存在着最优含石率,但内摩擦角φ变化不大,在38°左右波动;剪切带的分布和形态受含石率和法向压力影响显著,法向压力和含石率越高,剪切带就越厚;剪切带内的块石破坏表现为表面研磨、局部破碎和完全破碎3种模式;法向压力和含石率都是影响相对破碎率Br的主要原因,表现为随着含石率和法向压力的增加,块石相对破碎率不断增加。 展开更多
关键词 土石混合体 含石率 基岩界面 剪切特性
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土石混合体-基岩界面剪切力学特性试验研究 被引量：20
9
作者 杨忠平 蒋源文 +2 位作者 李诗琪 李进 胡元鑫 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期1947-1954,共8页
填方体–下伏基岩接触面间的剪切强度是控制高填方体或堆积体边坡稳定性的重要因素,界面强度参数取值是高填方工程设计的重要参数之一。通过较系统地室内大型直剪试验探讨了接触面粗糙度对土石混合料–基岩接触面剪切力学特性的影响。... 填方体–下伏基岩接触面间的剪切强度是控制高填方体或堆积体边坡稳定性的重要因素,界面强度参数取值是高填方工程设计的重要参数之一。通过较系统地室内大型直剪试验探讨了接触面粗糙度对土石混合料–基岩接触面剪切力学特性的影响。结果表明:在低法向应力作用下,剪应力–剪切位移曲线前期呈现出应变硬化现象,后期呈现出塑性应变现象,且接触面粗糙度越大接触面发生剪切破坏时变形越小;在高法向应力作用下,曲线呈现出应变硬化现象,无明显峰值;相同法向应力水平作用下,接触面粗糙度越大,土石混合体–基岩接触面剪切刚度越大。剪切界面上块石的破碎形态可分为完全破碎、部分破碎和表面磨损3种,随着接触面粗糙度的增加,剪切界面上块石的破碎总数也增加。接触面的抗剪强度、内摩擦角和表观黏聚力随着接触面粗糙度的增加而增大,相比于内摩擦角,接触面的表观黏聚力增大较为明显。接触面粗糙度对剪切带宽度有影响作用,表现为接触面粗糙度越大,剪切带越宽。 展开更多
关键词 土石混合体 基岩界面 粗糙度 剪切特性 块石破碎
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考虑土石混合体“颗粒破碎-剪切参数-含水率”相关性的力学特性研究
10
作者 陈泽亮 许萍 +2 位作者 房凌云 林青伟 柳智龙 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1257-1268,共12页
抽水蓄能电站建设产生大量土石混合料堆积形成弃渣坝,渣体结构松散、级配差、重度大、透水性强,若遇强降雨,将严重影响其安全稳定性。现以弃渣坝土石混合体为研究对象,探究其在不同应力状态下应力-应变发展规律、变形强度特性,以及剪切... 抽水蓄能电站建设产生大量土石混合料堆积形成弃渣坝,渣体结构松散、级配差、重度大、透水性强,若遇强降雨,将严重影响其安全稳定性。现以弃渣坝土石混合体为研究对象,探究其在不同应力状态下应力-应变发展规律、变形强度特性,以及剪切前后颗粒级配定量研究。试验结果表明:随着含水率增加,混合体试样的抗剪强度降低,应力-应变曲线整体呈现硬化趋势,含水率的增加降低了非线性内摩擦角,黏聚力呈现先减小后增大的趋势;随着试样含水率增大,表征其变形特性的相变应力比减小,体变量减小,剪胀特性影响减弱,随着围压增大,结果与上述一致。通过对混合体剪切前后颗粒级配测定,引入颗粒破碎指标探究土石混合体颗粒破碎-剪切参数-含水率相关性分析,结果表明,当含水率增加且颗粒破碎增大时,抗剪强度减小幅度变大,对坝体的安全影响更为明显;当含水率和破碎程度减小时,结果反之。最后,通过引入破碎参数进行了邓肯-张模型修正,并基于试验结果论证了模型的适用性,以期为后续弃渣坝结构安全稳定提供借鉴。 展开更多
关键词 抗剪强度 相变应力比 颗粒级配 颗粒破碎 邓肯-张模型修正 土石混合体
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含石量和压实度对格栅-土石混合体界面剪切特性的影响 被引量：10
11
作者 刘飞禹 孔剑捷 姚嘉敏 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期903-911,共9页
为了探究含石量和压实度对格栅-土石混合体界面抗剪特性的影响,采用大型直剪仪对不同含石量的格栅-土石混合体界面进行了单调剪切试验。试验研究了5种含石量(0%,25%,50%,75%,100%)和3种压实度(88%,92%,96%)对格栅-土石混合体界面的抗剪... 为了探究含石量和压实度对格栅-土石混合体界面抗剪特性的影响,采用大型直剪仪对不同含石量的格栅-土石混合体界面进行了单调剪切试验。试验研究了5种含石量(0%,25%,50%,75%,100%)和3种压实度(88%,92%,96%)对格栅-土石混合体界面的抗剪强度和体变特性的影响,并基于室内直剪试验建立了离散元分析模型,对界面的作用机理进行了分析。结果表明,含石量由0%增加至100%,筋土界面的抗剪强度、内摩擦角及似黏聚力均表现出先增大后减小的趋势,含石量为75%时达到最高;试样在高含石量下表现为较明显的应变软化和剪胀现象。此外,试样的压实度越高,筋土界面的剪切应力在前期增长越快,抗剪强度也越高。数值研究结果表明,低含石量模型的力链细而密,高含石量试样的力链较粗,分布较稀疏,且两组模型在剪切破坏后均形成贯通的强力链;高含石量试样在剪切过程中会形成一个孔隙率较大的带状区域,剪切面上的孔隙自两端向中间发展直至贯通。 展开更多
关键词 土石混合体 含石量 压实度 筋土界面 离散元
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考虑间断级配影响的土石混合体水力侵蚀分异机理 被引量：1
12
作者 李诗琪 杨忠平 +2 位作者 刘浩宇 高宇豪 刘新荣 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期125-134,共10页
近年来,堆积体滑坡频发,已成为西南地区最典型的滑坡类型。研究表明,超过50%的库区堆积体滑坡诱因为水力侵蚀,因此降雨、岸坡侵蚀、波浪掏蚀成为库区滑坡灾害防治重点关注的问题。同时,土石混合体自身的间断级配会对其水力特性造成明显... 近年来,堆积体滑坡频发,已成为西南地区最典型的滑坡类型。研究表明,超过50%的库区堆积体滑坡诱因为水力侵蚀,因此降雨、岸坡侵蚀、波浪掏蚀成为库区滑坡灾害防治重点关注的问题。同时,土石混合体自身的间断级配会对其水力特性造成明显影响,进而导致水力侵蚀作用下堆积体内部的颗粒运移规律具有独特性。采用自主研发的土石混合体渗透侵蚀试验装置,模拟土石混合体内部细观侵蚀过程,阐明其侵蚀分异机理,揭示间断级配的影响。结果表明:土石混合体侵蚀过程主要分为快速侵蚀、侵蚀减缓、稳定渗流3个阶段,超过60%的侵蚀在快速侵蚀阶段完成;与良好级配试样相比,间断级配试样的侵蚀量更大,初始侵蚀更剧烈,快速侵蚀阶段更短暂;间断级配对土石混合体水力侵蚀分异的影响同样明显,细颗粒缺失结构的细颗粒尺寸单一,不易堵塞渗流通道,渗透系数高于良好级配试样,且最大渗透系数与最终渗透系数差异较小;中颗粒缺失结构因大量细颗粒下沉堵塞渗流通道导致渗透系数明显低于良好级配试样;粗颗粒缺失结构内部块石承载骨架结构差,孔隙大,易引发大块石局部破坏,渗透系数高于良好级配试样。 展开更多
关键词 土石混合体 渗透侵蚀 结构分异 颗粒运移 间断级配
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基于细观模拟的土石混合体固结特性研究 被引量：1
13
作者 龚文平 赵晓宇 +1 位作者 李馨馨 赵超 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期118-127,共10页
土石混合体具有特殊的结构特性,当前数值模拟研究主要聚焦于强度和变形特征,较少从细观尺度探究其固结特性。该文引入无厚度单元法模拟土-石接触面并验证了其有效性,在此基础上构建了土石混合体结构随机分布模型,从细观尺度上探究了内... 土石混合体具有特殊的结构特性,当前数值模拟研究主要聚焦于强度和变形特征,较少从细观尺度探究其固结特性。该文引入无厚度单元法模拟土-石接触面并验证了其有效性,在此基础上构建了土石混合体结构随机分布模型,从细观尺度上探究了内部结构特征(土-石接触面参数、块石形状、含量及级配)对土石混合体固结特性的影响规律。结果表明:当块石含量不变时,含圆形块石的土石混合体固结沉降最小,其次为椭圆形,含多边形块石的土石混合体固结沉降最大;随着含石量的增加,土石混合体沉降和孔隙比均减小;当含石量一定时,含大尺寸块石较多的土石混合体发生的固结程度较高。 展开更多
关键词 土石混合体 固结特性 土-石接触面 细观结构模拟 有限单元法
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土石混合体工程地质力学特性及其结构效应研究 被引量：45
14
作者 胡瑞林 李晓 +5 位作者 王宇 高玮 夏加国 李志清 高文伟 孙永帅 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2020年第2期255-281,共27页
土石混合体是一种土-石混杂、分布广泛、性质特殊的地质体,也是众多山区滑坡的重要载体.复杂的土-石结构组成是此类介质物理力学特性复杂、难以把控的关键.本文通过多尺度宏-微观室内和现场物理力学试验与模拟,对土石混合体的强度特性... 土石混合体是一种土-石混杂、分布广泛、性质特殊的地质体,也是众多山区滑坡的重要载体.复杂的土-石结构组成是此类介质物理力学特性复杂、难以把控的关键.本文通过多尺度宏-微观室内和现场物理力学试验与模拟,对土石混合体的强度特性、变形特性和渗透特性及其结构控制机理展开了深入研究,系统阐明了含石量、块石形状、基质组分、土-石级配等关键结构因子的制约规律,进一步揭示了土石混合体强度和变形特征随机性的土石结构控制规律,提出了不同结构状态下强度参数的正确获取方法;研究了不同含石量土石混合体的非线性渗透特性,获得了非线性渗流计算模型及其抗渗变形优化设计方法,为全面建立基于真实土石结构和非线性本构关系的新一代土石混合体滑坡预测预警体系提供一定的理论支撑. 展开更多
关键词 土石混合体 工程地质力学 强度特性 变形特性 渗透特性 土石结构 控制机理
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土–石混合体随机细观结构生成系统的研发及其细观结构力学数值试验研究 被引量：54
15
作者 徐文杰 胡瑞林 岳中崎 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1652-1665,共14页
土–石混合体的细观结构特征在很大程度上影响了其在外力作用下的细观损伤演变机制及所表现的宏观力学行为。从土–石混合体的细观结构特征出发,开展一系列相关细观力学特征研究工作,将对于深化土–石混合体力学理论研究体系具有重要的... 土–石混合体的细观结构特征在很大程度上影响了其在外力作用下的细观损伤演变机制及所表现的宏观力学行为。从土–石混合体的细观结构特征出发,开展一系列相关细观力学特征研究工作,将对于深化土–石混合体力学理论研究体系具有重要的意义。运用统计学、几何学、随机模拟等多学科交叉技术,开发基于任意凸多边形及椭圆形块石的土–石混合体细观结构随机生成系统——R-SRM2D。基于R-SRM2D,从土–石混合体的含石量、粒度组成、块体空间分布及土–石界面类型等特征的差异性出发,运用数值试验的方法研究土–石混合体细观结构的差异与其细观损伤机制及宏观力学行为的关系。在理论上取得一些有意义的研究成果:随着含石量的增加,土–石混合体弹性模量及单轴抗压强度呈上升趋势;在含石量一定的条件下,试样的宏观强度随着块石粒度维数的增加而略有降低;当块石长轴与主压力轴近于正交或平行时,其抗压强度最大;当块石长轴与主压力轴成(45°-?s/2)时,其抗压强度最小;土–石界面的胶结使得土–石混合体的宏观强度发生明显的改善,其单轴抗压强度增加约1倍。 展开更多
关键词 岩土力学 土-石混合体 细观结构力学 数值试验 随机模拟 双轴试验 土-石混合体随机细观结构生成系统
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土石混合体细观结构及力学特性数值模拟研究 被引量：107
16
作者 徐文杰 胡瑞林 +1 位作者 岳中琦 谭儒蛟 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期300-311,共12页
土石混合体是一种非常复杂的不连续介质。随着数字图像处理理论的飞速发展,数字图像处理技术已经成功地应用于多种学科领域。通过利用数字图像处理技术建立土石混合体细观结构“概念模型”,并对其内部块体分布的结构特征进行统计分析研... 土石混合体是一种非常复杂的不连续介质。随着数字图像处理理论的飞速发展,数字图像处理技术已经成功地应用于多种学科领域。通过利用数字图像处理技术建立土石混合体细观结构“概念模型”,并对其内部块体分布的结构特征进行统计分析研究,研究结果表明土石混合体的“混乱”状态只是其外在表现,其内部块体的分布具有良好的统计自相似性特点。利用几何矢量转换技术,将二元数字图像下土石混合体的概念模型转换为有限元软件可以接受的矢量格式,从而为土石混合体细观结构数值模拟提供基础。土石混合体大尺度直接剪切试验的数值模拟结果表明,土石混合体中的块石对其内部应力场具有明显的影响,从而影响了其相应的变形破坏形式。提出了内部塑性区扩展可能存在的3种模式。 展开更多
关键词 岩土力学 土石混合体 数字图像处理 细观结构 数值模拟 直接剪切试验
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土石混合体三维细观结构随机重构及其力学特性颗粒流数值模拟研究 被引量：17
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作者 张强 汪小刚 +2 位作者 赵宇飞 刘立鹏 林兴超 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期60-69,共10页
土石混合体是一种非连续、非均质、各向异性的土石混合多相介质,其力学性质极为复杂,与内部土石细观结构密切相关。从细观结构层次出发,运用计算机随机模拟技术,建立了一种基于不规则块石的土石混合体三维细观结构重构方法,并基于FORTRA... 土石混合体是一种非连续、非均质、各向异性的土石混合多相介质,其力学性质极为复杂,与内部土石细观结构密切相关。从细观结构层次出发,运用计算机随机模拟技术,建立了一种基于不规则块石的土石混合体三维细观结构重构方法,并基于FORTRAN语言开发了相应的三维细观结构随机模拟系统(RMS3D),在此基础上,考虑块石的不规则形状,建立了土石混合体的离散元模型,并采用颗粒流程序对其开展了不同法向应力下三维直剪试验模拟,探究了块石空间分布对其力学特性的影响。研究结果表明:土石混合体的力学性质受内部块石空间分布影响显著,在相同级配和含石量下,不同块石空间分布的土石混合体试样的剪应力–剪切位移曲线和法向位移–剪切位移曲线均不相同,尤其是在峰后呈现出了明显的差异,且后者开始出现差异时相对于前者滞后;另外,受剪切面上块石阻碍的影响,由于试样内部块石空间石分布的不同,导致不同试样剪切破坏后所形成的剪切带的形态和厚度也存在一定的差异。 展开更多
关键词 土石混合体 力学特性 细观结构 随机重构 颗粒流 块石空间分布.
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基于数码图像土石混合体结构建模及其力学结构效应的数值分析 被引量：28
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作者 廖秋林 李晓 +1 位作者 朱万成 LIU Jishan 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期155-162,共8页
基于数码成像原理分析,利用土石混合体中块石与土体颜色属性的巨大差异,提出基于数码图像的土石混合体结构模型自动生成方法,并开发相应程序,以最直接、快捷、准确地反映土石混合体的空间结构。在此基础上,利用有限元数值模拟技术分析... 基于数码成像原理分析,利用土石混合体中块石与土体颜色属性的巨大差异,提出基于数码图像的土石混合体结构模型自动生成方法,并开发相应程序,以最直接、快捷、准确地反映土石混合体的空间结构。在此基础上,利用有限元数值模拟技术分析土石混合体的力学结构效应,也即在单轴压缩条件下土石混合体的高非均匀与非均质引起其应力场的结构效应非常显著,试样内应力的分布基本受块石的分布与形状控制。研究结果可为工程提供一定的参考。 展开更多
关键词 土力学 土石混合体 数码图像 结构模型 力学结构效应
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基于数字图像处理的土石混合体细观结构 被引量：25
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作者 徐文杰 胡瑞林 岳中琦 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2008年第1期51-53,共3页
为了研究土石混合体这类复杂的岩土体的内部细观结构特征,利用现代数字图像处理技术对研究区选取的土石混合体断面图像进行了分析,获得了其中所包含的丰富信息,建立了其各自相应的细观结构的"概念模型"。并在此基础上对研究... 为了研究土石混合体这类复杂的岩土体的内部细观结构特征,利用现代数字图像处理技术对研究区选取的土石混合体断面图像进行了分析,获得了其中所包含的丰富信息,建立了其各自相应的细观结构的"概念模型"。并在此基础上对研究区分布的土石混合体的粒度、块体表面分维、块体定向性分维及形态特征等内部细观结构进行了相应的统计分析研究。其结果表明土石混合体的"混乱"状态只是其外在表现,其内部块体的分布具有良好的统计自相似性特点。 展开更多
关键词 土石混合体 数字图象处理 细观结构 分维 形态因子
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库水位升降作用下大型土石混合体边坡流-固耦合特性及其稳定性分析 被引量：36
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作者 徐文杰 王立朝 胡瑞林 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1491-1498,共8页
以金沙江中游梨园电站坝前大型土石混合体边坡为例,基于精细地质结构模型,研究其在蓄水及库水位骤降过程中的流-固耦合及相应的稳定性变化特征。结果表明:蓄水初期边坡地表变形较为缓慢,当库水位达到某一高程时,其地表变形呈现陡增趋势... 以金沙江中游梨园电站坝前大型土石混合体边坡为例,基于精细地质结构模型,研究其在蓄水及库水位骤降过程中的流-固耦合及相应的稳定性变化特征。结果表明:蓄水初期边坡地表变形较为缓慢,当库水位达到某一高程时,其地表变形呈现陡增趋势;在蓄水初期边坡的稳定性有所下降,当上升至某一临界水位后边坡稳定系数达到最低值,而后随着库水位的上升有所回弹;库水位骤降对边坡稳定性影响较大,且其稳定系数下降随着骤降幅度的增大而增大。这些对于指导实际工程及深化库区土石混合体边坡的研究具有一定的理论意义。 展开更多
关键词 边坡工程 土石混合体边坡 强度折减法 库水位升降 流-固耦合 稳定性分析
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