基于BP神经网络的岩土体细观力学参数研究 被引量：71

1

作者 周喻 吴顺川 +1 位作者 焦建津 张晓平 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期3821-3826,共6页

目前颗粒流计算方法中所采用的细观力学参数,均需根据岩土体宏观力学参数试验结果反复调试获取,调试效率很低且有较大的盲目性,因此,急需引入一种新方法,建立岩土体宏观力学参数与细观力学参数的关系。基于PFC3D程序,采用BP(back propag... 目前颗粒流计算方法中所采用的细观力学参数,均需根据岩土体宏观力学参数试验结果反复调试获取,调试效率很低且有较大的盲目性,因此,急需引入一种新方法,建立岩土体宏观力学参数与细观力学参数的关系。基于PFC3D程序,采用BP(back propagation)神经网络方法,建立宏观力学参数与细观力学参数的非线性模型,通过输入宏观力学参数,即可快速、准确地反演岩土体细观力学参数。研究结果表明:(1)根据BP神经网络模型反演确定的细观力学参数,输入数值模型计算其宏观力学参数,结果与试验值相比,精度一般高于90%;(2)当模型最小尺度上的颗粒数RES=10、隐含层含6个神经元时,BP神经网络模型的反演性能最佳。实例计算表明,BP神经网络模型对于岩土体细观力学参数的确定具有良好的反演性能,该方法为颗粒流理论的推广应用提供了新的技术手段。 展开更多

关键词 BP神经网络 颗粒流法 宏观力学参数 细观力学参数 反演

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砂土渗流过程的细观数值模拟 被引量：59

2

作者 周健 姚志雄 张刚 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期977-981,共5页

基于散体介质理论,利用PFC2D内置FISH语言定义的流固之间的作用力方程和压力梯度方程,求解不可压缩流体中两相介质的连续方程和Navier-Stoke方程。并尝试用该理论模拟不同水压下渗流引起砂土特性变化的全过程,数值试验得到了流速、渗透... 基于散体介质理论,利用PFC2D内置FISH语言定义的流固之间的作用力方程和压力梯度方程,求解不可压缩流体中两相介质的连续方程和Navier-Stoke方程。并尝试用该理论模拟不同水压下渗流引起砂土特性变化的全过程,数值试验得到了流速、渗透系数、孔隙率和砂的流失量等参量的定性变化规律,表明水土相互作用贯穿于渗流的全过程。模拟结果与试验结果相符,且流速与压力梯度满足达西定律,表明应用该理论来模拟复杂的水土相互作用是可行的,它具有一定的理论意义,为进一步研究多孔介质中考虑流固耦合的渗透破坏研究如流土、管涌等奠定了一定的理论基础。 展开更多

关键词 细观数值模拟 散体介质理论 砂土 渗透破坏

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岩石破裂过程中声发射特性的颗粒流分析 被引量：58

3

作者 周喻 吴顺川 +2 位作者 许学良 孙伟 张晓平 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期951-959,共9页

以颗粒流理论和PFC程序为平台,根据矩张量理论建立细观尺度上岩石声发射模拟方法。该方法可同时给出声发射事件发生的时间、空间、破裂强度等特征,再现岩石裂纹孕育、发展和贯通过程,从而揭示岩石的破坏机制。结合室内花岗岩破裂全过程... 以颗粒流理论和PFC程序为平台,根据矩张量理论建立细观尺度上岩石声发射模拟方法。该方法可同时给出声发射事件发生的时间、空间、破裂强度等特征,再现岩石裂纹孕育、发展和贯通过程,从而揭示岩石的破坏机制。结合室内花岗岩破裂全过程声发射特性试验研究成果,通过试验和计算结果的对比分析,验证该方法的可靠性,并得到以下结论:(1)在试样峰值强度前,声发射事件次数较少、破裂强度较低,且在试样内部随机分布;从试样峰值强度起至破坏时的残余强度,声发射事件次数较多、破裂强度较高,且主要沿宏观破裂带附近分布。(2)声发射事件次数随破裂强度变化近似呈正态分布。在均值与最大破裂强度之间,声发射事件累积数随破裂强度的降低近似呈线性对数函数关系。(3)每次声发射事件所包含的微破裂数,随破裂强度的提高而增加,近似呈波尔兹曼函数关系。(4)声发射事件次数与微破裂数近似呈负指数函数关系,即包含微破裂数越少的声发射事件,其所占总数的比例越大。研究成果可弥补现有声发射试验及模拟方法的不足,并作为一种新的手段为声发射试验与现场微震监测研究所利用。 展开更多

关键词 岩石力学 岩石破裂 声发射 模拟 矩张量 颗粒流理论 颗粒流程序 细观

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岩石节理直剪试验颗粒流宏细观分析 被引量：57

4

作者 周喻 MISRA A +1 位作者 吴顺川 张晓平 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1245-1256,共12页

基于颗粒流理论和PFC程序,在解决建模过程中悬浮颗粒的消除、恒定法向荷载伺服机制的施加、拟静力加载状态的选取等问题后,较为完善地实现岩石节理PFC数值直剪试验,并分别从宏观和细观角度深入探讨节理在直剪试验过程中的力学演化特征... 基于颗粒流理论和PFC程序,在解决建模过程中悬浮颗粒的消除、恒定法向荷载伺服机制的施加、拟静力加载状态的选取等问题后,较为完善地实现岩石节理PFC数值直剪试验,并分别从宏观和细观角度深入探讨节理在直剪试验过程中的力学演化特征和破坏机制。结合已有的节理直剪试验成果,进行室内试验和计算结果的对比分析,验证计算方法的可靠性。研究成果如下:(1)随恒定法向荷载的增大,剪切应力及其峰值时刻的剪切位移增大,节理面上黏结破坏颗粒增多,而剪切阻抗和节理剪胀效应却降低;(2)随剪切位移的增加,节理面上粒间法向接触数不断减少,接触矢量方向逐渐向剪切荷载施加方向偏转,而粒间接触压力不断增大,裂纹不断沿节理面附近产生,破裂频数在剪切应力达到峰值时最为强烈;(3)数值试验得到的剪切阻抗值普遍高于试验值,但减小模型颗粒半径可有效降低计算剪切阻抗值。室内试验和计算结果对比分析表明,新提出的颗粒流计算方法非常适用于岩石节理直剪试验的数值模拟,可为室内节理直剪试验和PFC节理模型细观力学参数选取的深入研究提供有益的参考。 展开更多

关键词 岩石力学 节理 直剪试验 颗粒流理论 PFC 宏观 细观

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土的室内平面应变试验的颗粒流模拟 被引量：37

5

作者 周健 廖雄华 +1 位作者 池永 徐建平 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第9期1044-1050,共7页

作为颗粒流理论实际应用的前期可行性研究 ,针对具有凝聚力和无凝聚力的两类典型的内摩擦地质材料粘性土与砂土进行了材料试样室内平面应变试验结果的颗粒流PFC2D仿真 .对比研究表明利用颗粒流理论所建立起来的PFC2D数值仿真试验模型是... 作为颗粒流理论实际应用的前期可行性研究 ,针对具有凝聚力和无凝聚力的两类典型的内摩擦地质材料粘性土与砂土进行了材料试样室内平面应变试验结果的颗粒流PFC2D仿真 .对比研究表明利用颗粒流理论所建立起来的PFC2D数值仿真试验模型是能够通过改变计算模型中颗粒单元的性质 ,以及颗粒集合体的级配特征等给出与真实材料土工试验类似的本构行为的 .这种可行性最根本的意义在于基于颗粒流理论的数值仿真试验能够突破常规土工试验在仪器设备能力及试验条件上的局限性 ,对实际土样的本构行为作出理论方面的某种预测 .此外针对颗粒流仿真试样的细观力学特征与物理试样宏观力学响应之间的关系进行了参数研究 ,并揭示了一些规律 .这些工作对颗粒流理论在岩土工程实际应用方面的研究和开发有一定的参考价值 . 展开更多

关键词 室内平面应变试验 颗粒流模拟 颗粒流理论 粘土 砂土 应力-应变关系 内腐擦材料

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基于PFC3D的露天矿边坡爆破过程模拟及稳定性研究 被引量：41

6

作者 崔铁军 马云东 王来贵 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2014年第7期759-767,共9页

为研究爆破在露天矿边坡内发展的过程,基于能量守恒理论,假设爆破释放的化学能全部由爆点周边一定范围内的岩体承受,并部分转化为动能,进而能量在碎裂的岩块中传递、吸收,最终达到平衡,爆炸过程结束.论文使用基于颗粒流理论的PFC3D模拟... 为研究爆破在露天矿边坡内发展的过程,基于能量守恒理论,假设爆破释放的化学能全部由爆点周边一定范围内的岩体承受,并部分转化为动能,进而能量在碎裂的岩块中传递、吸收,最终达到平衡,爆炸过程结束.论文使用基于颗粒流理论的PFC3D模拟了在露天矿边坡内,不同高度、埋深和装药量的单孔爆破过程,并对爆破后边坡稳定性做了探讨.研究表明:爆炸过程可以分为3个阶段,第1阶段爆炸冲击起主导作用,有速度矢量回荡出现;第2阶段是重力占优势的上覆岩层塌落过程;第3阶段最后颗粒下滑、局部调整至平衡.在经历时间上,前一个阶段与后一个阶段相差一个数量级.总体上说,各种爆破后上层砂岩是稳定的,即坡顶是稳定的.下层砂岩和砂质泥岩会受到一定程度的破坏,但在可控范围内的. 展开更多

关键词 露天矿边坡 爆破 颗粒流理论 PFC3D 稳定性

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等效岩体技术在岩体工程中的应用 被引量：40

7

作者 吴顺川 周喻 +1 位作者 高利立 张晓平 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1435-1441,共7页

以某露天矿边坡为工程背景,结合岩石力学参数室内和现场原位试验,基于颗粒流理论和PFC3D程序,运用等效岩体技术,建立充分反映节理分布特征并考虑细观破裂效应的等效岩体模型,采用Fish语言编制加卸载命令流,研究岩体的强度和力学效应。... 以某露天矿边坡为工程背景,结合岩石力学参数室内和现场原位试验,基于颗粒流理论和PFC3D程序,运用等效岩体技术,建立充分反映节理分布特征并考虑细观破裂效应的等效岩体模型,采用Fish语言编制加卸载命令流,研究岩体的强度和力学效应。研究结果表明:(1)等效岩体在单轴压缩时,轴向应力–应变曲线分为弹性变形阶段、非稳定破裂塑性阶段和破裂后阶段,抗压强度和弹性模量与标准岩块试样相比,有较大幅度降低;(2)随围压增大,等效岩体抗压强度和残余强度明显提高,延性特征增强,逐渐向理想塑性过渡;(3)等效岩体技术能有效地描述岩体受节理分布影响而表现的各向异性特征;(4)等效岩体内部微裂纹主要沿节理走向分布并扩展,破坏形式受主导节理面产状及性质控制。 展开更多

关键词 岩石力学 颗粒流理论 等效岩体技术 黏结颗粒模型 光滑节理模型 三维结构面网络模型

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粘性土室内平面应变试验的颗粒流模拟 被引量：25

8

作者 廖雄华 周健 +1 位作者 徐建平 林利敏 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2002年第12期11-17,共7页

作为颗粒流理论实际应用的前期可行性研究,针对具有凝聚力的内摩擦材料粘性土进行了室内平面应变试验结果的颗粒流仿真。对三维颗粒流数值仿真技术(PFC2D)的4组数值仿真结果和粘土试样室内平面应变试验的实测曲线进行了对比,研究表明利... 作为颗粒流理论实际应用的前期可行性研究,针对具有凝聚力的内摩擦材料粘性土进行了室内平面应变试验结果的颗粒流仿真。对三维颗粒流数值仿真技术(PFC2D)的4组数值仿真结果和粘土试样室内平面应变试验的实测曲线进行了对比,研究表明利用颗流理论所建立起来的PFC2D数值仿真试验模型是能够通过改变计算模型中颗粒单元的性质,以及颗粒集合体的级配特征等给出与真实材料土工试验类似的本构行为的,这种可行性最根本的意义在于基于颗粒流理论的数值仿真试验能够突破常规土工试验在仪器设备能力、试验条件上的局限性,对实际土样的本构行为做出理论方面的预测。此外针对颗粒流仿真试样的细观力学特征与物理试样宏观力学响应之间的关系进行了参数研究,并揭示了一些规律。 展开更多

关键词 粘性土 室内 平面应变试验 颗粒流模拟

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基于颗粒离散元模型的不同加载速率下花岗岩数值试验研究 被引量：36

9

作者 张学朋 蒋宇静 +3 位作者 王刚 王建昌 吴学震 张永政 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期2679-2686,共8页

不同加载速率条件下岩石的力学特性,对于其动载下破裂内在机制的研究具有积极的意义。基于颗粒流理论,通过黏结颗粒模型（bonded particle model,简称BPM）虚拟实现不同加载速率0.001~0.500 m/s下花岗岩单轴压缩和巴西劈裂试验,定量分... 不同加载速率条件下岩石的力学特性,对于其动载下破裂内在机制的研究具有积极的意义。基于颗粒流理论,通过黏结颗粒模型（bonded particle model,简称BPM）虚拟实现不同加载速率0.001~0.500 m/s下花岗岩单轴压缩和巴西劈裂试验,定量分析加载速率对应力-应变、破裂形态、应变能率及声发射的影响。结果表明：单轴抗压强度和抗拉强度及其对应峰值应变随加载速率增加而非线性增长;单轴压缩作用下,随加载速率增加,试样由单一斜截面破坏向多斜截面破坏转变,且主控裂隙带宽度急剧增大,由裂纹数量及水平向高应变率区域变化规律可明显看出,试样破坏程度随着加载速率增加而逐渐加剧;巴西劈裂作用下试样从一条主控裂隙向多条主控裂隙转变,且裂纹向圆盘试样两侧边缘部分延伸,破坏程度加剧;单轴压缩和巴西劈裂作用下,声发射事件及应变能率均随加载速率增加而呈现出非线性增长趋势。 展开更多

关键词 颗粒流理论 岩石 加载速率 失效机制 声发射

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基于颗粒离散元模型的花岗岩压缩试验模拟研究 被引量：33

10

作者 张学朋 王刚 +3 位作者 蒋宇静 吴学震 王者超 黄娜 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S1期99-105,共7页

基于颗粒流理论,以黄岛国家石油储备库地下洞库的花岗岩室内试验测试为背景,借助PFC2D(particle flow code)的黏结颗粒模型(bonded particle model,BPM)建立双轴压缩模型。以花岗岩室内试验的宏观力学参数和破坏形态为参照,通过"... 基于颗粒流理论,以黄岛国家石油储备库地下洞库的花岗岩室内试验测试为背景,借助PFC2D(particle flow code)的黏结颗粒模型(bonded particle model,BPM)建立双轴压缩模型。以花岗岩室内试验的宏观力学参数和破坏形态为参照,通过"试错法"得出黏结颗粒模型相对应的细观物理力学性质参数。模拟试验的弹性模量、泊松比与室内试验值吻合较好,BPM模型由于选用圆形颗粒导致黏聚力和内摩擦角与室内试验值相比有一定偏差。模拟试验与室内试验的试件破坏形态均以单斜面剪切破坏为主。采用校准的细观物理力学性质参数,应用BPM模型再现花岗岩压缩试验全过程,深入分析微裂纹萌生演化及能量变化规律。研究表明,压缩过程中岩石试件内裂纹扩展主要经历平稳发展-急剧增加-平稳发展3个阶段;变形过程中,花岗岩试件边界能、应变能、黏结能、摩擦能及动能在各个阶段的变化很好地解释花岗岩受力破坏的细观力学机制。 展开更多

关键词 颗粒流理论 黏结颗粒模型(BPM) 试错法 微裂纹 能量耗散

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基于颗粒流方法的砂土宏-细观参数关系分析 被引量：25

11

作者 尹成薇 梁冰 姜利国 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第S2期264-267,共4页

利用颗粒流软件并结合莫尔-库伦破坏准则,对砂土的宏观强度指标与其对应的细观参数之间的关系进行分析。分析结果表明:砂土内摩擦角与颗粒摩擦角之间满足线性关系,黏聚力与颗粒接触强度之间符合线性规律,且两者拟合曲线的斜率与颗粒摩... 利用颗粒流软件并结合莫尔-库伦破坏准则,对砂土的宏观强度指标与其对应的细观参数之间的关系进行分析。分析结果表明:砂土内摩擦角与颗粒摩擦角之间满足线性关系,黏聚力与颗粒接触强度之间符合线性规律,且两者拟合曲线的斜率与颗粒摩擦系数之间呈现幂函数关系。利用上述关系及室内实验的结果,对辽宁省阜新市阿尔乡砂土的细观参数进行解算,并利用PFC对其进行了数值模拟。模拟结果表明:数值计算的结果与室内实验结果基本符合。 展开更多

关键词 颗粒流 砂土 宏观参数 细观参数

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等效晶质模型及岩石力学特征细观研究 被引量：21

12

作者 周喻 高永涛 +2 位作者 吴顺川 严琼 孙浩 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期511-519,共9页

基于颗粒流理论与颗粒流程序,采用颗粒体模型与光滑节理模型,构建具有岩石矿物细观结构特征的等效晶质模型。通过室内试验与计算结果的对比分析,验证等效晶质模型在岩石力学特征研究中的适宜性与可靠性;同时,从细观角度深入揭示岩石在... 基于颗粒流理论与颗粒流程序,采用颗粒体模型与光滑节理模型,构建具有岩石矿物细观结构特征的等效晶质模型。通过室内试验与计算结果的对比分析,验证等效晶质模型在岩石力学特征研究中的适宜性与可靠性;同时,从细观角度深入揭示岩石在加载条件下的破裂机制与强度特性。主要研究结果如下:(1)在单轴拉伸条件下,岩石近似与加载轴向相垂直的宏观断裂面,主要由相邻晶质体边界上的黏结张拉破坏构成;(2)在单轴压缩或低围压三轴压缩条件下,岩石近似与加载轴向相平行的宏观断裂面,主要以相邻晶质体边界上黏结张拉破坏为主,导致岩石产生宏观劈裂破坏;(3)在高围压三轴压缩条件下,与加载轴向呈一定夹角贯通岩石内部的宏观断裂面,主要以晶质体内张拉破坏以及相邻晶质体边界上黏结张拉、剪切破坏构成,导致岩石产生宏观剪切破坏;(4)对于类似于花岗岩的硬脆性岩石而言,采用等效晶质模型可再现岩石较低的单轴抗拉与单轴抗压强度比值,且其强度特性采用Hoek-Brown强度准则描述更为合理。 展开更多

关键词 岩石力学 颗粒流理论 颗粒流程序 等效晶质模型 力学特征

原文传递

基于颗粒离散元法的岩石节理面剪切破坏细观机理 被引量：21

13

作者 王刚 张学朋 +3 位作者 蒋宇静 李博 吴学震 黄娜 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期1442-1453,共12页

基于颗粒流理论,以含不同粗糙度系数的岩石节理面为研究对象,利用PFC2D程序在恒定法向荷载(CNL)和恒定法向刚度(CNS)边界条件下进行直接剪切试验模拟,分别从宏观和细观角度探讨节理在不同边界条件下剪切过程中的力学演化规律和破坏机制... 基于颗粒流理论,以含不同粗糙度系数的岩石节理面为研究对象,利用PFC2D程序在恒定法向荷载(CNL)和恒定法向刚度(CNS)边界条件下进行直接剪切试验模拟,分别从宏观和细观角度探讨节理在不同边界条件下剪切过程中的力学演化规律和破坏机制。模拟值与JRC-JCS模型的预测值具有良好的一致性。研究结果表明:岩石节理面的抗剪强度及其对应的剪切位移以及残余强度随法向应力的增加而增大。CNL边界条件下的抗剪强度和残余强度比CNS边界条件的低,而法向位移比CNS边界条件的高;在整个剪切过程中,粒间接触力的分布和残余阶段最大接触力的变化趋势在2种边界条件下存在不同。节理面凸起位置容易发生接触压力集中现象,细观裂纹也主要聚集在凸起的位置且张拉裂纹占绝对优势。不论在CNL边界条件下还是在CNS边界条件下,试件在剪切过程中主要经历弹性阶段、稳定破裂传播阶段、非稳定破裂传播阶段以及残余阶段的稳定破裂传播阶段。 展开更多

关键词 岩石节理 粗糙度 直剪试验 颗粒流理论 恒定法向刚度

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断续节理岩体及岩质边坡破坏的细观机制 被引量：21

14

作者 周喻 韩光 +1 位作者 吴顺川 胡乃联 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第A02期3878-3889,共12页

以赞比亚穆利亚希北露天铜矿边坡为工程背景,基于颗粒流理论及PFC2D程序,将岩块和节理分别用颗粒体模型与光滑节理模型表征,构建含2条断续节理岩体及顺层断续节理岩质边坡模型,从细观力学角度深入研究其破坏过程中的力学机制。断续节理... 以赞比亚穆利亚希北露天铜矿边坡为工程背景,基于颗粒流理论及PFC2D程序,将岩块和节理分别用颗粒体模型与光滑节理模型表征,构建含2条断续节理岩体及顺层断续节理岩质边坡模型,从细观力学角度深入研究其破坏过程中的力学机制。断续节理岩体破坏研究表明:岩桥破坏模式可划分为模式I、模式II、模式III–a和模式III–b破坏4类,且各类模式本质上均是以矿物颗粒间黏结张拉破坏为主的微破裂引起。顺层断续节理岩质边坡破坏研究表明:滑坡产生的微破裂主要从坡底断续节理端部开始产生,逐渐向坡体上部发展;滑体底部形态较为平直,而后部形态较为曲折并呈台阶状破坏;滑坡产生的破碎颗粒体先在边坡面中、下部产生,其体积相对较小,随后在边坡上部产生,其体积相对较大;在滑坡过程中,节理端部岩桥连线方向上的颗粒接触力较大,产生的微震事件强度与次数的关系近似服从正态分布函数。 展开更多

关键词 边坡工程 断续节理 岩体 细观破坏机制 颗粒流理论 PFC2D

原文传递

浅埋采场上覆岩层孔隙率的时空分布特征 被引量：13

15

作者 武猛猛 王刚 +2 位作者 王锐 李文鑫 褚翔宇 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S1期112-121,共10页

流场分布不均常造成采场上覆岩层瓦斯易富集、抽采区域难划分及采空区后方火灾难治理等问题,而上覆岩层在垮落期间的孔隙率分布特征是导致流场分布不均的主要因素之一。根据内蒙古某矿的浅埋煤层的地质资料,利用PFC2D(Particle Flow Co... 流场分布不均常造成采场上覆岩层瓦斯易富集、抽采区域难划分及采空区后方火灾难治理等问题,而上覆岩层在垮落期间的孔隙率分布特征是导致流场分布不均的主要因素之一。根据内蒙古某矿的浅埋煤层的地质资料,利用PFC2D(Particle Flow Code)的黏结颗粒模型(Bonded Particle Model,BPM),借助弹性模量(90组试验)、泊松比(90组试验)、抗压强度(80组试验)及抗拉强度(80组试验)与岩体细观参数之间的关系,建立浅埋煤层模型。对其初次来压期间的上覆岩层的破坏过程、破坏形态、及破坏范围进行了研究,记录并分析采场动态推进过程中,顶底板岩层垂直应力的动态演化特征及孔隙率演化规律。结果表明:利用PFC软件能够很好的模拟上覆岩层垮落过程,其结果与已应用成熟的FLAC模拟相符合。 展开更多

关键词 颗粒流理论 围岩应力 覆岩移动规律 孔隙率 浅埋煤层

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多层土地基扩底抗拔桩离散元颗粒流研究 被引量：10

16

作者 李飞 杨俊杰 +1 位作者 宋琦 孙涛 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2859-2869,共11页

以颗粒接触模量、颗粒刚度比、摩擦因数等为细观力学性质参数,建立多层砂土地基扩底抗拔桩计算模型,利用离散元颗粒流理论研究持力层厚度和持力层砂土密度对扩底桩抗拔承载特性的影响,并与模型试验结果进行对比。研究结果表明:力链传递... 以颗粒接触模量、颗粒刚度比、摩擦因数等为细观力学性质参数,建立多层砂土地基扩底抗拔桩计算模型,利用离散元颗粒流理论研究持力层厚度和持力层砂土密度对扩底桩抗拔承载特性的影响,并与模型试验结果进行对比。研究结果表明:力链传递方向主要沿扩大头斜上方32°左右方向发展;土层厚度及砂土密度不同,颗粒位移特征不同;数值模拟结果与模型试验结果吻合较好,当持力层厚度与扩大头直径之比(H/D)超过2.5时,极限承载力基本不再增加,是H/D=0.5时极限承载力的3.7~3.8倍;当持力层为密实砂时(相对密度为0.94),其极限抗拔承载力是中密砂(相对密度为0.55)的1.3~5.1倍。 展开更多

关键词 多层土地基 扩底桩 模型试验 颗粒流理论 承载特性

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岩石厚壁圆筒试验破坏的细观力学机制 被引量：7

17

作者 周喻 吴庆良 +2 位作者 杜晓伟 吴顺川 高永涛 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1854-1863,共10页

目前采用传统颗粒体模型较难表征岩石内部不规则矿物颗粒的结构特征。以颗粒流理论及PFC程序为平台,采用平面黏结接触模型,构建能反映矿物颗粒结构特征的岩石厚壁圆筒数值模型,从细观力学角度深入探究岩石厚壁圆筒试样在不同内外部围压... 目前采用传统颗粒体模型较难表征岩石内部不规则矿物颗粒的结构特征。以颗粒流理论及PFC程序为平台,采用平面黏结接触模型,构建能反映矿物颗粒结构特征的岩石厚壁圆筒数值模型,从细观力学角度深入探究岩石厚壁圆筒试样在不同内外部围压条件下的破裂机制与规律。研究表明:当内部围压为0时,试样张拉型微破裂占主导优势;层状剥离的破碎颗粒体以轴线为中心形成近似对称的"V"型破坏区域。当内部围压不为0时,随着内部围压不断增大,试样承受的极限外部围压逐渐增大;试样剪切型微破裂逐渐占主导优势,以轴线为中心产生的近似对称的"V"型破坏区域逐渐消退,破坏逐渐从内径岩壁向各个方向扩展。无论内部围压是否为0,试样外部围压、外部体应变等破坏参量演化曲线均可近似划分为3个阶段。 展开更多

关键词 岩石力学 厚壁圆筒试验 颗粒流理论 平面黏结接触模型 细观力学机制

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黏性粗粒土颗粒宏细观力学参数相关性研究 被引量：7

18

作者 詹永祥 姚海林 张静波 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2016年第11期12-16,共5页

研究目的:为准确选取颗粒的细观参数以真实反映颗粒材料的宏观力学性质,利用量纲分析理论,得到黏性粗粒土数值模型的细观参数和宏观力学参数之间的相似关系。采用颗粒流软件,对黏性粗粒土材料样本开展大量的平面双轴压缩试验,并结合摩尔... 研究目的:为准确选取颗粒的细观参数以真实反映颗粒材料的宏观力学性质,利用量纲分析理论,得到黏性粗粒土数值模型的细观参数和宏观力学参数之间的相似关系。采用颗粒流软件,对黏性粗粒土材料样本开展大量的平面双轴压缩试验,并结合摩尔-库伦破坏准则,着重探讨黏性粗粒土细观参数中颗粒接触刚度系数比、颗粒摩擦系数以及颗粒接触黏结强度比与材料宏观强度参数的相关性,可为今后粗粒土颗粒材料力学参数的确定提供借鉴。研究结论:(1)颗粒接触刚度系数比与黏聚力呈明显的对数相关,与材料内摩擦角近似呈线性相关;颗粒摩擦系数对黏聚力有微弱影响并呈多项式相关,而对内摩擦角影响较大且呈对数相关;颗粒接触黏结强度对黏聚力影响显著,而对内摩擦角几乎无影响;(2)颗粒接触黏结强度比是影响材料剪切破坏形态的重要因素,宏细观力学参数会随着剪切破坏的形态不同而呈不同的相关关系;(3)该研究成果对快速、合理地确定PFC模型细观参数具有指导意义。 展开更多

关键词 颗粒流 双轴试验 黏性粗粒土 细观参数 宏观参数

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低频动载应力波传播规律及颗粒流模拟方法研究 被引量：6

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作者 张诗淮 吴顺川 陈子健 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1555-1568,共14页

基于颗粒流理论,分别建立大尺度一维、二维颗粒流数值模型,研究低频动载应力波的传播规律。在一维颗粒链模型中,分别从震源激发方式、黏结模型、数值弥散、边界条件的角度系统地研究P波在数值模型中的传播规律,为模拟动载应力波在二维... 基于颗粒流理论,分别建立大尺度一维、二维颗粒流数值模型,研究低频动载应力波的传播规律。在一维颗粒链模型中,分别从震源激发方式、黏结模型、数值弥散、边界条件的角度系统地研究P波在数值模型中的传播规律,为模拟动载应力波在二维颗粒流模型中的传播提供了参考数据。大尺度一维颗粒链模型(6 400 m)研究结果表明:(1)雷克子波不存在高频角点,比正弦波更适合模拟波场震源;(2)当颗粒链模型采用接触黏结时,P波振幅随距离的增大而衰减,但波速基本不变,与理论值的相对误差为0.12%;(3)当颗粒链模型采用平行黏结时,P波波形产生强烈扭曲;(4)数值弥散分析表明,雷克子波峰值频率的增大和震中距的增大均会使弥散程度增大,但峰值频率的增大主要使波的振幅降低,震中距的增大使振幅和波速均降低。当频率f≤60.23 Hz,角频率?与波数k近似成线性关系,弥散现象可忽略;(5)边界条件分析表明,对于刚性边界,反射波与入射波的振幅大小相等,符号相反,边界处质点的位移等于0;对于自由边界,反射波与入射波的振幅完全相等,符号相同,边界处质点的振幅为入射波的2倍;对于吸收边界,反射波振幅比入射波相比大约减少了96.8%,能有效降低反射波的影响。根据以上结论,在大尺度二维六角形排列颗粒流模型(3 000 m?3 000 m)中,采用接触黏结模型,并施加吸收边界条件,分别探讨了P波和S波波阵面特征及波形与波速的变化,并定性地分析了远场条件下的场源效应。结果表明:(1)当在震源处施加集中力时,模型中出现由点震源激发的P波和S波。考虑到颗粒间的切向刚度为零,S波的存在说明颗粒几何排布对应力波在颗粒模型中的传播规律影响很大;(2)当震源频率一定时,震中距越大,P波和S波的振幅及波速均因弥散作用而降低,且S波弥散程度更大;(3)场源效应分析表明,在震源处施加 展开更多

关键词 岩石力学 颗粒流理论 动载 应力波 数值弥散 边界条件 集中力 场源效应

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不同加载条件下的煤岩体压缩试验模拟研究 被引量：5

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作者 李建乐 郑参 +2 位作者 颜港 王凯 谢友财 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2018年第1期17-20,共4页

为研究不同加载条件下的煤岩破坏特征,采用离散元数值软件PFC建立了双轴压缩模型。选取颗粒间黏结颗粒模型,设定其接触关系,并利用伺服加载机制实现了不同围压下变速率双轴压缩数值模拟。对部分煤岩模拟试件破坏形态、微裂纹发育过程、... 为研究不同加载条件下的煤岩破坏特征,采用离散元数值软件PFC建立了双轴压缩模型。选取颗粒间黏结颗粒模型,设定其接触关系,并利用伺服加载机制实现了不同围压下变速率双轴压缩数值模拟。对部分煤岩模拟试件破坏形态、微裂纹发育过程、应力-应变曲线以及声发射事件数进行研究,分析了围压与加载速率对试件破坏特征的影响。研究结果表明:围压越大,试件的轴向应力峰值越大;加载速率对试件的轴向应力峰值影响较弱;压缩过程中岩石试件内裂纹扩展主要经历平稳发展-急剧增加-平稳发展3个阶段,煤岩体损伤程度越高,声发射事件数越多。 展开更多

关键词 颗粒流理论 双轴压缩 黏结颗粒模型 煤岩损伤 声发射

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