基于离散元法的煤系土剪切带演化宏细观分析

摘要：

剪切带广泛存在于土质边坡的失稳破坏中,煤系土剪切带形成原因比较复杂.为了揭示煤系土的宏观变形破坏机理,就有必要从细观角度分析煤系土剪切带的形成和演化规律.利用离散元法建立了煤系土三轴试验的三维数值计算模型,对煤系土剪切带的形成和发展进行了三维仿真模拟,得到了煤系土的宏观力学响应,并从细观角度分析了煤系土剪切带演化过程中的体积分数、配位数、颗粒旋转及力链的变化规律.结果表明:试件峰值应力之后,剪切带内颗粒体积分数一直处于下降状态,孔隙率大于剪切带外,煤系土剪切带的形成是剪胀现象产生的重要因素;试件通过颗粒相互旋转,剪切带内颗粒配位数降低,颗粒接触减少、孔隙率增加,试样强度下降,颗粒旋转是煤系土剪切带形成的主要原因;颗粒力链结构经历了由环状向扁平状转换,加载后期颗粒力链两头较密较粗,中间部分力链变得稀疏.计算发现:力链能反映复杂颗粒运动的宏观力学性能,力链的粗细、位置变化、密集程度是颗粒体系在加载时受力变化直观的显现,可为颗粒宏细观受力机理分析提供理论依据.

关键词：道路工程、剪切带演化、离散元方法、煤系土、力链结构、宏细观分析

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分类号：TU413.6(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金项目;江西省教育厅科技项目;南昌市2017年优势科技创新团队项目;江西省研究生创新专项资金项目

在线出版日期：2020-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：40-46,69