三维大规模滑坡离散元建模与模拟研究——以茂县新磨村滑坡为例 被引量：29

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作者 刘春 范宣梅 +1 位作者 朱晨光 施斌 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2019年第6期1362-1370,共9页

数值模拟是研究高速远程滑坡的重要手段。本文以茂县新磨村滑坡为例,提出一种三维大规模滑坡离散元建模与数值模拟方法。基于离散元法宏微观转换公式和数值模拟测试,快速得到与滑坡体砂岩力学性质类似的离散元堆积模型。并结合滑坡数字... 数值模拟是研究高速远程滑坡的重要手段。本文以茂县新磨村滑坡为例,提出一种三维大规模滑坡离散元建模与数值模拟方法。基于离散元法宏微观转换公式和数值模拟测试,快速得到与滑坡体砂岩力学性质类似的离散元堆积模型。并结合滑坡数字高程数据和地层信息,建立起符合滑坡实际地层条件和岩体力学性质的三维离散元薄壳模型,模拟了新磨村滑坡启动、高速下滑和堆积的全过程。模拟结果与实际的滑坡堆积体在形态和分布上非常相似,并且模拟的滑坡速度场变化特点和时间范围与理论估算与实测地震信号较为一致,验证了数值模拟结果的可靠性和方法的有效性。论文共享了数值模拟源代码,可快速构建三维滑坡数值模型,为高速远程滑坡的数值模拟研究和相应灾害范围评估提供一个可选的方法。 展开更多

关键词 离散元 滑坡 三维 数值模拟 matdem

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基于MatDEM对高陡边坡裂隙岩体失稳演化机制的研究 被引量：7

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作者 蒋佩伶 王志松 +1 位作者 蒋越 刘浩 《中国矿业》 2023年第2期51-60,共10页

为解决高陡、含裂隙尾矿边坡在暴雨和持续强降雨时可能产生的重大危害问题,本文以江西省赣州市某尾矿边坡为计算模型的原型,建立高度为8.5 m,坡角为60°的二维边坡模型。基于MatDEM进行了含水率、位移变化、配位数以及单元速度的数... 为解决高陡、含裂隙尾矿边坡在暴雨和持续强降雨时可能产生的重大危害问题,本文以江西省赣州市某尾矿边坡为计算模型的原型,建立高度为8.5 m,坡角为60°的二维边坡模型。基于MatDEM进行了含水率、位移变化、配位数以及单元速度的数值模拟,得到了位移场、水分场和裂隙演变规律。模拟结果显示:①降雨诱发滑坡的数值模拟模式可总结为“雨水入渗边坡和裂隙-边坡底部破坏-裂隙单元断开连接-边坡完全破坏”;②单元含水率变化受单元在边坡内部位置和含水率梯度等多项因素影响外,还主要受到裂隙对水分迁移的影响;③在高陡边坡滑落的整个过程中,发生移动的边坡单元总量一直稳定在一个区间内,没有发生较大变化。基于MatDEM对裂隙岩体失稳演化机制的研究可以很好地帮助预测和防范滑坡灾害,对实际生产有一定的指导作用。 展开更多

关键词 matdem 尾矿边坡 降雨 边坡裂隙 数值模拟

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基于MatDEM的烟家沟滑坡演化过程数值模拟分析 被引量：4

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作者 栗晓松 范文 +1 位作者 曹琰波 全倬梁 《地质与资源》 CAS 2021年第2期199-206,共8页

在对陕西省山阳县烟家沟滑坡基本地质特征调查的基础上,利用无人机获取滑坡高程数据,基于高性能矩阵离散元软件MatDEM建立起烟家沟滑坡运动及堆积特征的三维离散元模型,还原了滑坡启动发生的全过程,最终得到了运动速度、滑移距离以及堆... 在对陕西省山阳县烟家沟滑坡基本地质特征调查的基础上,利用无人机获取滑坡高程数据,基于高性能矩阵离散元软件MatDEM建立起烟家沟滑坡运动及堆积特征的三维离散元模型,还原了滑坡启动发生的全过程,最终得到了运动速度、滑移距离以及堆积体厚度3个方面特征,取得以下认识:烟家沟滑坡属于高速滑坡;滑坡运动堆积过程分为加速碰撞堆积阶段、整体滑动堆积阶段和减速堆积阶段;其堆积层厚度分布沿运动方向呈现出先增加后减小的总体变化趋势,且堆积厚度在堆积体后部达到最大;MatDEM矩阵离散元法用来模拟滑坡演化过程具有可行性. 展开更多

关键词 滑坡 离散元 matdem 数值模拟 地质灾害 陕西省

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基于MatDEM的三维实际地形尾矿库溃坝数值模拟 被引量：4

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作者 吕松峰 张慧颖 +2 位作者 王新华 武文浩 陈泳江 《铀矿冶》 CAS 2022年第2期155-163,共9页

以云南某实际尾矿库为例,利用颗粒流离散元法和MatDEM软件建立完整的三维实际地形,并对尾矿库溃坝及尾砂下泄演进过程进行模拟,研究尾砂浆的锋面速度、分布形状、淹没范围等规律。研究表明,基于颗粒流离散元法与实际地形条件下模拟的尾... 以云南某实际尾矿库为例,利用颗粒流离散元法和MatDEM软件建立完整的三维实际地形,并对尾矿库溃坝及尾砂下泄演进过程进行模拟,研究尾砂浆的锋面速度、分布形状、淹没范围等规律。研究表明,基于颗粒流离散元法与实际地形条件下模拟的尾砂浆运移溃坝过程更真实、贴合实际。 展开更多

关键词 尾矿库 matdem 溃坝 数值模拟

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基于MatDEM的易贡滑坡铲刮效应研究

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作者 杨畅 赵建军 +2 位作者 王寿宇 赖琪毅 李鹏飞 《成都理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期477-488,共12页

以易贡滑坡—碎屑流为背景,针对滑坡—碎屑流形成过程复杂、铲刮作用机制难以分析等问题,基于MatDEM离散元软件,研究铲刮作用对易贡滑坡形成的影响。通过获取的高程数据,根据真实的地形地貌,利用MatDEM软件1:1构建易贡滑坡三维地质模型... 以易贡滑坡—碎屑流为背景,针对滑坡—碎屑流形成过程复杂、铲刮作用机制难以分析等问题,基于MatDEM离散元软件,研究铲刮作用对易贡滑坡形成的影响。通过获取的高程数据,根据真实的地形地貌,利用MatDEM软件1:1构建易贡滑坡三维地质模型,并通过内置功能训练参数,实现了宏微观参数的转化。将易贡滑坡分为局部铲刮和全过程铲刮2种情况,设立对照组进行分别讨论,研究坡的不同区域发生铲刮和全过程发生铲刮对易贡滑坡形成的影响,取得以下认识:局部区域发生铲刮时,崩滑体对基层物质有抬升隆起作用,基层物质获得巨大动能,速度瞬间增大;在坡中下部发生铲刮,会增大滑体的速度,在坡前缘发生铲刮,会推挤着前缘物质向前运动称之为“犁耕”效应;滑坡发生铲刮作用,会显著增加滑体的速度,促进滑坡—碎屑流的形成,造成更大的危害。研究结果为滑坡—碎屑流的形成分析提供参考。 展开更多

关键词 易贡滑坡 铲刮效应 matdem 数值模拟

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基于离散元孔隙密度流法的地铁隧道收敛变形注浆整治分析 被引量：4

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作者 张鸿勇 张艳杰 +2 位作者 刘春 施斌 曹政 《隧道与地下工程灾害防治》 2021年第3期100-110,共11页

为模拟注浆治理横向大变形效果及机理分析,提出离散元孔隙密度流法,通过改进研发离散元软件MatDEM,实现隧道注浆流固耦合过程数值模拟。基于上海隧道工程实例数据,开展突发堆载下隧道注浆的离散元分析,数值模拟的隧道横向收敛值和现场... 为模拟注浆治理横向大变形效果及机理分析,提出离散元孔隙密度流法,通过改进研发离散元软件MatDEM,实现隧道注浆流固耦合过程数值模拟。基于上海隧道工程实例数据,开展突发堆载下隧道注浆的离散元分析,数值模拟的隧道横向收敛值和现场实测结果十分接近。进一步数值分析表明:随着突发荷载的增大,隧道水平收敛值呈现出非线性增长趋势;采用孔隙密度流法分析注浆对隧道横向变形的恢复效果,结果表明随着突发堆载和注浆距离的增大,注浆对隧道水平收敛恢复比例的影响非线性减小。此方法可进一步应用于复杂条件下隧道注浆的数值分析和机理研究。 展开更多

关键词 离散元 数值模拟 收敛变形 隧道注浆 matdem

原文传递

基于MatDEM的不同荷载速率下岩石变形特征数值研究

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作者 王开越 许开州 +1 位作者 任成煊 王升 《录井工程》 2024年第4期91-98,共8页

为研究荷载速率对岩石强度及变形特征的影响规律,分析力学参数、破坏特征与裂隙分布的耦合关系,通过MatDEM矩阵离散元平台构建25 mm×25 mm×50 mm方柱模拟岩样模型,设置四级荷载速率,数值模拟单轴压缩实验,探究泥岩、砂岩、灰... 为研究荷载速率对岩石强度及变形特征的影响规律,分析力学参数、破坏特征与裂隙分布的耦合关系,通过MatDEM矩阵离散元平台构建25 mm×25 mm×50 mm方柱模拟岩样模型,设置四级荷载速率,数值模拟单轴压缩实验,探究泥岩、砂岩、灰岩、页岩及白云岩5种岩石的力学变形特征。结果表明:荷载速率对峰值前力学行为影响显著,对于白云岩、泥岩、砂岩及灰岩,弹性阶段曲线斜率随荷载速率增加而减小,而页岩受荷载速率影响较小;荷载速率对峰值后力学特征表现为,随荷载速率增加,5类岩样的残余强度均呈上升趋势,泥岩、白云岩、灰岩和砂岩从峰值强度跌落至残余强度的曲线逐渐平缓,而页岩从峰值强度跌落至残余强度的曲线形态较为相似;在较低荷载速率条件下,砂岩、页岩、白云岩和泥岩易发育剪切缝,灰岩易形成共轭缝,随荷载速率增加砂岩、页岩、白云岩和泥岩发育锥形共轭缝,灰岩破坏特征更显著;在较低荷载速率条件下,白云岩、页岩、灰岩及砂岩形成大量张裂隙,泥岩形成大量剪裂隙,随荷载速率增加,岩样形成张裂隙和剪裂隙,但对泥岩张裂隙形成影响较小;随着荷载速率的增加,各类岩石破坏应变梯度出现先增加后突减的变形规律,存在一个突变点,杨氏模量较大岩样突变点对应的荷载速率较低。 展开更多

关键词 荷载速率 单轴压缩 张裂隙 剪裂隙 matdem数值模拟

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真空吸蚀致岩溶塌陷的稳定性分析及其数值模拟 被引量：1

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作者 王文轩 夏源 《地下水》 2023年第5期18-20,101,共4页

真空吸蚀致塌是覆盖型岩溶塌陷的重要致塌机理之一,评价该机理的影响因素对于岩溶塌陷的防治具有重要意义。为研究覆盖层内外气压差对岩溶塌陷的变形和破坏的影响,本文设计理想算例的六种工况,采用解析法计算其稳定性,并通过离散元数值... 真空吸蚀致塌是覆盖型岩溶塌陷的重要致塌机理之一,评价该机理的影响因素对于岩溶塌陷的防治具有重要意义。为研究覆盖层内外气压差对岩溶塌陷的变形和破坏的影响,本文设计理想算例的六种工况,采用解析法计算其稳定性,并通过离散元数值模拟方法进行验证。结果表明:在覆盖层厚度与岩溶裂隙一定时,当气压差达到临界值会发生地面塌陷,岩溶塌陷受到气压差的影响,塌陷范围与真空值呈正相关;随着覆盖层厚度的增大塌陷临界气压差增大的速率增加;覆盖层厚度仅在一定范围内使覆盖层的稳定受气压差影响。 展开更多

关键词 离散元法 岩溶塌陷 真空吸蚀 matdem 数值模拟

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川藏铁路线V形深切河谷地形地震放大效应数值模拟 被引量：2

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作者 权雪瑞 黄靥欢 +1 位作者 刘春 郭长宝 《现代地质》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期38-46,共9页

V形河谷场地能产生地震动放大效应,并加剧地震的破坏作用和灾害效应。基于高性能离散元软件MatDEM,对规则V形河谷以及真实河谷地形下的放大效应进行数值模拟研究。结果表明,对于规则V形河谷,在地震波水平入射的情况下,背波坡面产生明显... V形河谷场地能产生地震动放大效应,并加剧地震的破坏作用和灾害效应。基于高性能离散元软件MatDEM,对规则V形河谷以及真实河谷地形下的放大效应进行数值模拟研究。结果表明,对于规则V形河谷,在地震波水平入射的情况下,背波坡面产生明显的地震动加速度放大效应,并在临近谷底处最为强烈;随着河谷坡角的增大,放大效应增大。数值模拟结果和解析解具有一致的趋势和规律,并符合现场观测现象。将模型进一步应用于川藏铁路线日扎深切河谷的分析,发现地形微小的转折将会影响到波的传播,临近谷底处的加速度放大效应与规则地形较为一致。离散元法能有效地模拟河谷中地震波的传播、反射、散射等现象,可用于川藏铁路沿线复杂条件下的动力作用灾害效应分析。 展开更多

关键词 离散元 地震波 河谷放大效应 数值模拟 matdem 深切河谷 川藏铁路

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波浪作用下海床孔压累积过程离散元数值模拟 被引量：2

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作者 王岳 刘春 +2 位作者 刘晓磊 刘辉 李亚沙 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期88-95,共8页

海床土层在波浪的循环荷载作用下会逐渐累积孔压,降低土层的稳定性,并威胁海上工程。为了研究孔隙水压力的累积机制,本文提出离散元孔隙密度流方法,并改进研发离散元分析软件Mat-DEM,实现了海床沉积物孔压的累积过程模拟。基于现场试验... 海床土层在波浪的循环荷载作用下会逐渐累积孔压,降低土层的稳定性,并威胁海上工程。为了研究孔隙水压力的累积机制,本文提出离散元孔隙密度流方法,并改进研发离散元分析软件Mat-DEM,实现了海床沉积物孔压的累积过程模拟。基于现场试验装置及土体力学参数建立离散元模型,通过对比试验和数值模拟结果发现:对海床沉积物施加波浪荷载后,表层土体中产生较高孔压,并逐渐向深层传递;在循环波浪荷载作用下,土颗粒间孔压累积范围逐渐增加;当孔压累积时间足够长时,土层中孔压收敛于所施加最大荷载与最小荷载的平均值,此时若孔压达到初始有效应力,土体将发生液化,内部土颗粒成为再悬浮沉积物;在周期性波浪荷载作用下,土颗粒液化悬浮后发生移动,浅层颗粒位移量大,土体整体表现为圆弧形移动。 展开更多

关键词 离散元 数值模拟 波浪作用 孔隙水压力 matdem

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碎石堆小行星自旋演化过程的离散元数值模拟

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作者 张宸玮 刘春 +1 位作者 耿焕 刘辉 《高校地质学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期743-755,共13页

近年的探测研究表明,由引力和范德华粘附力聚合成碎石堆结构可能是小行星的一种重要形成方式。为探究这类小行星的演化机制,文章基于离散元软件MatDEM进行二次开发,实现了单元的万有引力计算。建立直径为1.2 km“碎石堆”小行星数值模型... 近年的探测研究表明,由引力和范德华粘附力聚合成碎石堆结构可能是小行星的一种重要形成方式。为探究这类小行星的演化机制,文章基于离散元软件MatDEM进行二次开发,实现了单元的万有引力计算。建立直径为1.2 km“碎石堆”小行星数值模型,通过数值模拟分析了不同粘附强度和体积密度下,球形聚集体的旋转重塑和破坏过程。结果表明:球形聚集体受到其角速度初始增量的影响,以启动聚集体的重塑过程,导致其发生变形或者破坏;粘附强度越小,模型越容易被破坏,破坏前小行星会通过向扁圆状椭球体变形来保持自身构型的稳定性;对于粘附强度一定的小行星模型,体积密度的增大会有效增加其结构的稳定性,可以延后小行星破坏行为发生的时间,且颗粒脱落的数量随着密度的增大而减少;采用离散元分析可以较好地模拟小行星自旋演化过程。进一步与真实小行星数据相结合,有利于深入、全面地探索小行星自旋演化破坏机理。 展开更多

关键词 离散元方法 数值模拟 碎石堆 小行星 matdem

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基于MatDEM的尾矿坝坝体失稳离散元数值模拟 被引量：1

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作者 周涛 李启航 黄宜超 《山西建筑》 2021年第7期77-80,共4页

针对尾矿坝由于浸润线以下砂土间的孔隙水压力的作用容易发生溃坝的问题,利用离散软件MatDEM建立尾矿坝离散元模型,进行了尾矿库溃坝模拟。在此模拟中,为每个颗粒单元赋予含水率属性,将浸润线以下砂土考虑为饱和,浸润线以上部分考虑为... 针对尾矿坝由于浸润线以下砂土间的孔隙水压力的作用容易发生溃坝的问题,利用离散软件MatDEM建立尾矿坝离散元模型,进行了尾矿库溃坝模拟。在此模拟中,为每个颗粒单元赋予含水率属性,将浸润线以下砂土考虑为饱和,浸润线以上部分考虑为非饱和砂土。模拟结果表明:非饱和砂土部分裂缝出现的原因是由于水平位移变化不均所导致,此外沉降位移差距大也会导致裂缝出现。数值模拟结果与前人室内模拟实验的结论大致符合,呈现典型的逆流渐进式滑坡。为基于离散元的尾矿坝溃坝数值模拟提供了一定的借鉴。 展开更多

关键词 尾矿坝 失稳 数值模拟 matdem

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