三维球形颗粒集宏细观参数关联性研究.doc

三维球形颗粒集宏细观参数关联性研究

2.2万字 46页 原创作品，已通过查重系统


摘 要
颗粒流方法在处理非连续介质力学问题上能够方便地体现多相介质的不同物理关系，从而能够对介质的开裂、分离等非连续现象有效模拟。细观参数的正确选取是颗粒流模拟成功的关键。国内外很多学者对此做过相关的一些研究和探讨，但多是基于二维方法，而工程中许多颗粒介质多呈三维情况，其复杂性更甚于二维情况，因此基于三维方法选取颗粒的细观参数，并真实反映颗粒材料的宏观力学参数，获取细观参数与颗粒材料的宏观力学特性的联系在岩土工程领域有一定的应用价值。本文采用三维颗粒流方法，基于颗粒平行黏结模型和摩尔库仑准则，建立了三轴试验数值模型。利用颗粒流法进行大量三轴压缩数值试验、调整参数等，建立了宏-细观力学参数间的对应关系，并通过建立的经验公式估计参数，采用一个处于蠕滑边坡的力学状态对建立的参数规律进行验证，以其吻合程度作为PFC3D参数选取的标准。论文主要研究工作如下：
1.在PFC3D中设计一个模拟堆积体室内三轴压缩试验的标准试样，在获取岩土体的应力—应变曲线后，利用优化方法，分析模型中颗粒间的各个参数（如颗粒接触刚度比，颗粒黏结强度，颗粒摩擦系数）与介质宏观参数的关联性，以期建立各个参数与介质宏观特性间的对应关系，拟合相关参数之间的经验公式。
2.依托边坡实例，采用所拟合的岩土体宏细观参数关联性理论公式，由宏观参数反推颗粒的细观参数，进而建立滑坡堆积体的数值模型，研究堆积体在不同作用水头下的变形破坏机理，对堆积体的稳定性进行一定程度的预测，验证参数拟合公式的正确性。


关键词：宏细观参数标定 三轴压缩试验 颗粒离散元 滑坡堆积体