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三轴剪切条件下胶结型深海能源土应变局部化离散元模拟分析 被引量：2
1
作者 王思远 蒋明镜 +1 位作者 李承超 张旭东 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期3307-3317,3338,共12页
天然气水合物(后简称为“水合物”)开采期间会导致其储层的变形和破坏,继而引发一系列的工程问题。为实现水合物安全有效的开采,需要对其赋存条件下的水合物沉积物(后称为“能源土”)的剪切变形特性进行相应研究。采用温-压-力-化胶结... 天然气水合物(后简称为“水合物”)开采期间会导致其储层的变形和破坏,继而引发一系列的工程问题。为实现水合物安全有效的开采,需要对其赋存条件下的水合物沉积物(后称为“能源土”)的剪切变形特性进行相应研究。采用温-压-力-化胶结接触模型用以考虑水合物的胶结效应和对赋存环境温度压力的敏感性。此外,柔性边界被应用于离散元模拟的三轴剪切试验,用以保证剪切带的充分演化。通过考虑局部变形、孔隙率、平均纯转动率、胶结破坏及组构各项异性等变量研究了剪切带的形成规律及其宏微观机制。结果表明:(1)在三轴剪切试验中所采用的柔性边界在有效模拟深海能源土的应力-应变及体变响应的同时保证了试样的自由变形。(2)剪切带在剪切初期应变硬化阶段已经开始萌发,并在应变软化阶段愈发明显。(3)剪切带内外宏微观参量例如颗粒转动、局部孔隙率变化等均表现出明显差异。(4)水合物胶结的存在对于其宿主砂土具有双重作用,一方面增强了其强度特性,另一方面作为剪切过程中的薄弱环节率先发生破坏促使剪切带的萌发。研究结果对于理解深海能源土变形中的细观演化机制具有参考价值。 展开更多
关键词 能源土 离散元法 应变局部化 宏细观机制
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砂性土宏细观强夯加固机制的试验研究 被引量：32
2
作者 贾敏才 王磊 周健 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第A01期3282-3290,共9页
通过自行设计的可视室内强夯模型试验仪,借助于图像跟踪拍摄和数字处理技术,对夯击作用下砂性土密实的宏细观机制进行试验研究,得到不同夯击次数下砂土位移等值线图和动接触应力时程曲线等宏观力学响应;分析夯击后砂土颗粒的定向性和平... 通过自行设计的可视室内强夯模型试验仪,借助于图像跟踪拍摄和数字处理技术,对夯击作用下砂性土密实的宏细观机制进行试验研究,得到不同夯击次数下砂土位移等值线图和动接触应力时程曲线等宏观力学响应;分析夯击后砂土颗粒的定向性和平均配位数等细观特征变化。试验结果表明,砂性土强夯加固的单遍最佳夯击次数宜为8击左右,其加固机制宏观上表现为地面变形不断发展,细观上是一个颗粒从无序排列到定向排列、颗粒与颗粒之间接触数不断增加的过程。研究结果对强夯法的设计与施工具有一定指导意义,也为研究冲击荷载作用下土体宏细观力学响应特性提供一条新的思路。 展开更多
关键词 土力学 砂性土 强夯 宏细观机制 模型试验 颗粒定向性 配位数
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分层介质中桩端刺入的室内模型试验及颗粒流数值模拟 被引量：20
3
作者 周健 李魁星 +1 位作者 郭建军 张姣 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期375-381,共7页
利用自行设计的可视化模型试验装置,进行分层介质中桩端刺入的宏细观试验,研究上覆软弱夹层对桩端刺入过程中桩端砂土变形的影响。试验表明,分层介质中桩端刺入存在端阻临界埋深,侧阻渐变趋势不同使得分层介质中达到极限端阻所需刺入深... 利用自行设计的可视化模型试验装置,进行分层介质中桩端刺入的宏细观试验,研究上覆软弱夹层对桩端刺入过程中桩端砂土变形的影响。试验表明,分层介质中桩端刺入存在端阻临界埋深,侧阻渐变趋势不同使得分层介质中达到极限端阻所需刺入深度小于纯砂介质。分层介质在细观上表现出桩端颗粒定向性的不同的演化规律。利用开发的三维非圆颗粒模块,对分层介质中桩端刺入的室内试验进行颗粒流数值模拟,数值模拟结果与室内试验具有良好的一致性。研究成果为进一步揭示桩刺入过程中桩端砂土的宏细观演化机制打下基础。 展开更多
关键词 桩基工程 桩端刺入 分层介质 纯砂 模型试验 颗粒流数值模拟 宏细观机制
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基于精细化数值模拟的EPS轻质土宏细观变形机理研究 被引量：1
4
作者 申志福 沈光明 +1 位作者 王志华 高洪梅 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期931-939,共9页
EPS轻质土是双固相组分(水泥土与EPS颗粒)、具有特殊细观结构的混合土。当前对其宏观力学特性研究较多,而对细观力学响应规律研究甚少。为此,分别在Mohr-Coulomb模型和Drucker-Prager模型框架内,基于水泥土和EPS材料试验结果规律总结,... EPS轻质土是双固相组分(水泥土与EPS颗粒)、具有特殊细观结构的混合土。当前对其宏观力学特性研究较多,而对细观力学响应规律研究甚少。为此,分别在Mohr-Coulomb模型和Drucker-Prager模型框架内,基于水泥土和EPS材料试验结果规律总结,发展了二者的简单实用本构模型;基于水泥土和EPS材料界面剪切试验,总结了界面剪切硬化/软化规律;对EPS轻质土三轴剪切试验进行精细化数值模拟,再现了EPS轻质土宏观应力-应变响应规律和试样变形模式。基于精细化模拟分析发现,EPS轻质土的整体剪切、局部鼓胀、整体均匀3种宏观变形模式是细观力学响应的结果,EPS颗粒与水泥土两种材料力学特性的差异引起试样内部应力、应变的非均匀分布,EPS颗粒的非均匀排列强化应力、应变非均匀分布程度,两种因素共同决定试样宏观变形的非均匀性。 展开更多
关键词 EPS轻质土 宏细观机理 三轴剪切试验 变形模式 精细化数值模拟
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散装铁精矿流态化宏细观机理 被引量：4
5
作者 周健 白彪天 +1 位作者 李宁 简琦薇 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期542-548,共7页
基于室内小型振动台对散装铁精矿进行动力试验,研究了散装铁精矿流态化发生的过程和机理.基于数字图像采集和分析系统,分析了流态化过程中铁精矿位移场、水分迁移以及颗粒运动规律,从宏细观两方面揭示了散装铁精矿的流态化演化规律.试... 基于室内小型振动台对散装铁精矿进行动力试验,研究了散装铁精矿流态化发生的过程和机理.基于数字图像采集和分析系统,分析了流态化过程中铁精矿位移场、水分迁移以及颗粒运动规律,从宏细观两方面揭示了散装铁精矿的流态化演化规律.试验结果表明:铁精矿产生流态化的主要原因是在动力荷载作用下,铁精矿细颗粒沿着粗颗粒孔隙向下迁移和颗粒表面水下落汇集形成水膜后向上流动.该结论为进一步探究铁精矿的流态化预防措施提供了理论依据. 展开更多
关键词 铁精矿 流态化 模型试验 宏细观机制
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坡面型泥石流治理过程中土体变形机制宏细观研究 被引量：4
6
作者 周健 李业勋 +1 位作者 张姣 贾敏才 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期1001-1008,共8页
试验利用"锚杆–护坡"模拟"锚杆固定大面积护坡"进行坡面型泥石流治理试验,研究坡面型泥石流"锚杆–护坡"治理过程中土体变形的宏细观机制。试验观测表明在"锚杆–护坡"治理下坡体未发生分层滑... 试验利用"锚杆–护坡"模拟"锚杆固定大面积护坡"进行坡面型泥石流治理试验,研究坡面型泥石流"锚杆–护坡"治理过程中土体变形的宏细观机制。试验观测表明在"锚杆–护坡"治理下坡体未发生分层滑动,坡体位移场分析中出现了潜在的圆弧状薄弱面,坡体形成类似于黏土的小位移圆弧滑移趋势。采用可视化细观测试系统从细观尺度研究坡面型泥石流"锚杆–护坡"治理下土体的变形机制。细观分析可知,试验过程中,颗粒下沉并在坡体底部积聚,坡体下层细颗粒含量增加,上层以粗颗粒为主,导致坡体上部面积孔隙率大于底部,坡体结构由不同粒径颗粒均匀分布变为"底部细颗粒沉积密实,上层粗颗粒骨架稳定"的相对稳定结构。试验研究表明:"锚杆–护坡"的滤水固土作用,改变坡体的变形机制和结构,减小坡面型泥石流的发生几率,为坡面型泥石流的工程治理提供参考。 展开更多
关键词 边坡工程 坡面型泥石流治理 “锚杆–护坡”治理 土体变形 滤水固土作用 宏细观机制
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基于改进颗粒簇单元的卸粮宏细观机理模拟 被引量：1
7
作者 冯永 原子然 《中国粮油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期69-76,共8页
传统PFC模拟卸粮均采用单一ball单元模型,不能准确反映小麦等不规则粮食卸粮过程中的宏细观力学机理。本研究建立了由clump单元和ball单元组成的改进颗粒簇单元,以室内卸粮物理模型试验为基础进行数值计算,并和传统模型的模拟结果进行... 传统PFC模拟卸粮均采用单一ball单元模型,不能准确反映小麦等不规则粮食卸粮过程中的宏细观力学机理。本研究建立了由clump单元和ball单元组成的改进颗粒簇单元,以室内卸粮物理模型试验为基础进行数值计算,并和传统模型的模拟结果进行对比分析。研究表明:(1)在宏观仓壁压力方面,改进颗粒簇单元模拟所得结果与传统ball模型相比,误差降低了17.9%;(2)在颗粒细观结构方面,改进模型的颗粒堆积孔隙率下降了3.07%,而配位数增大了27%,模拟误差降低了3.12%;(3)改进模型接触力数量增加了96.3%,接触力链分布更均匀密集,能清晰反映瞬时拱此消彼长的动态变化。本研究建立的改进颗粒簇单元提高了模拟的准确度,能客观反映卸粮过程的侧压力、颗粒结构、细观力学参数动态变化。 展开更多
关键词 改进颗粒簇单元 PFC数值模拟 颗粒形态 宏细观力学机理
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