三维离散元土石混合体随机计算模型及单向加载试验数值.pdf

第26卷第2期岩土工程学报Vo1．26No．22004芷3月ChineseJournalofGeotechnicalEnoneefingMar．，2004三维离散元土石混合体随机计算模型及单向加载试验数值模拟Stochasticmodelandnumericalsimulationofuniaxialloadingtestforrockandsoilblendingby3D—DEM李世海，汪远年(中国科学院力学研究所工程科学部，北京100o8o)摘要：针对土石混合体提出了一种随机计算模型。在该模型中，可以模拟土石混合比、块石尺寸、块石形状等。给出了随机模型的实现方法，同时对该随机模型的算法可靠性进行了验证。通过统计分析的方法研究了单轴受压情况下土石混合体内部应力场分布与土石配比、岩石块度大小等因素的关系。并进一步给出了土石混合体的应力一应变特性和强度特性。关键词：随机模型；土石混合体；统计分析；离散元中图分类号：O242文献标识码：A文章编号：1000—4548(2004)0"2—0172—06作者简介：李世海(1958一)，男，博士，研究员。主要从事离散元及滑坡灾害方面的研究工作。UShi—hai．GYuan—nian(InstituteofMeclumics，OlineseAcademyofSciences，Beijing100080，Otina)Abstract：Thispaperpresentsastochasticmodelforrockandsoilblending．Inthemodel，theblendingratio，rocksizeandrockshapeCanbesimulated．Theimplementationapproachofstochasticmodelispresented．Thealgorithmicrefiabilityofstochasticmodelisrevealed．Throughthestatisticanalysis，theinfluencefactorsOilthedistributionofstresfieldintheblendingofrockandsoilunderuniaxialcompressionareexamined，suchastheratiooftheblendingofrockandsoil，therocksizeetc．Moreover，theconstitutive~lationandthestrengthofrockandsoilblendingarestudied．KeywOrcIs：stochasticmodel；rockandsoilblending；statisticalanalysis；DEM华等对土石混合体做过大型野外水平推剪试验，在I’刖吾土石混合体的变形特点和抗剪强度方面有一定的认识，可以对数值模拟做一些参考。岩土工程中经常遇到非连续、不均匀介质，诸如由土石混合体组成的古滑坡体，由碎石堆积的面板堆石本文在对现有3D—NURBM面一面接触弹性模型块体单元划分的基础上引入随机分布特征参数：坝等。它是介于土体与岩体之间的一种特殊地质体，块体密度、弹模、刚度；节理刚度、黏聚力、最大内摩擦目前人们对于它的研究还处于探索之中。这类介质的角等。用统计分析的方法对单轴受压情况下土石混合主要特点是：①由松散的块体堆积而成；②块体的形状体内部应力场分布进行研究，分析结果表明土石混合大小不均匀；③块体在空间随机分布；④块体之间经常比和块石尺寸是影响土石混合体内部应力场分布的主有充填物。一般来说，块石和充填土的力学特性可以要因素。通过实验分别获得，而给出松散堆积体的力学特性比较困难，主要原因是：取样困难、难以进行小尺度的模型实验、大尺度的模型实验造价较高、实验离散度大难1三维离散单元法力学模型及计算方法本文讨论的三维离散元力学模型是基于NURBM以掌握其规律性。因此通过数值模拟的方法研究随机块体构成的“岩土”混合体的力学特性是很有意义的。(NorthwestemUniversityRigidBlockMode1)，结合一种新的可变形块体模型¨5j，基本假设如下：AxelmdDR⋯对离散介质的统计模型及随机演化①作为单一介质的岩石块体或充填土体的力学特与可靠性方面做过比较系统的论述，综述了分子动力性是已知的；②每一个块石或充填土体都是由许多具学模型、栅格模型、渗透模型这三种离散介质统计模有相同力学特性的小的岩石或土体块体单元组成；③型，这三种模型皆是针对材料的微观结构提出的，并从能量的角度、运用拓扑几何以及随机过程的方法给出基金项目：中国科学院创新工程重要研究方向“滑坡灾害防治中了比较详尽的理论分析。这类模型运用到土石混合体的关键力学问题”资助及国家973基