基于离散元模拟的筑坝堆石料静动力变形特性和尺寸效应研究的任务书.docx

基于离散元模拟的筑坝堆石料静动力变形特性和尺寸效应研究的任务书
任务书
一、背景
随着我国水电工程建设的不断推进，筑坝工程作为水利工程中的重要组成部分，其建设与维护也愈加重要。筑坝堆石料是构筑堡坝的主要材料之一，其静、动力学性质和变形特性的研究对于筑坝结构稳定性分析、设计以及堆石材料选用都具有重要的意义和价值。
目前，国内外对于筑坝堆石料的研究多数采用传统的试验方法，即构建物理模型进行试验或者采用现场实测。然而，这种方式存在着某些局限性，如实验周期较长、成本较高、实验结果不尽如人意等。而基于离散元的数值模拟方法则可直接模拟晶石材料在宏观尺度下的运动形态和力学特性，具有试验难度小、信息量大、成本低等优势。
二、目的和意义
本课题旨在通过离散元模拟方法，对筑坝堆石料的静、动力学性质和变形特性进行研究，并探讨尺寸效应对于堆石材料的影响。研究结果可为筑坝堆石料的选用、堆石结构设计、稳定性评估等提供理论依据和技术支持。
三、研究内容
1.建立筑坝堆石料的离散元模型，采用具有代表性的样本进行离散元模拟研究。
2.对静力学性质进行研究，包括堆石体内应力、变形特性、破坏形态等。
3.对动力学性质进行研究，包括地震激励下的堆石动力响应、振动特性等。
4.探讨尺寸效应对于堆石材料静、动力学性质和变形特性的影响，考虑不同尺寸的堆石材料模型进行模拟分析。
5.根据研究结果，提出相应的分析结论和设计建议。
四、研究方法
本课题采用离散元模拟方法对筑坝堆石料的静、动力学性质和变形特性进行研究。具体研究步骤如下：
1.建立筑坝堆石料的三维离散元模型，包括物理参数、界面联系和材料模型等。
2.采用离散元软件进行计算分析，模拟晶石体的运动形态、内部应力、变形特性和破坏形态等，模拟静力学性质和动力学响应。
3.利用离散元计算软件对不同尺寸的堆石材料模型进行模拟分析，探究尺寸效应对于堆石材料力学特性的影响。
4.根据模拟结果，建立相应的分析结论，并提出相关的设计和建议。
五、预期成果
1.筑坝堆石料的离散元模拟模型及其相应的物理参数。
2.针对不同尺寸的样本进行的离散元模拟研究结果，包括堆石体内应力、变形特性、破坏形态等方面的研究。
3.筑坝堆石料在地震激励下的动力响应特性分析。
4.筑坝堆石料力学特性受尺寸效应影响的分析结论，以及相应的设计和建议。
六、参考文献
1.李春雨.基于离散元模拟的岩土材料静动力学性质研究[D].大连理工大学,2015.
2.ViscitoG.3Dnumericalmodelingofstonemasonryarchesusingdiscreteelementmethod[J].ConstructionandBuildingMaterials,2018,162:841-854.
3.ZhangT,LiPF,WangJG.Theinvestigationofthedynamicbehaviorofrock-blocksystemsbasedonthediscreteelementmethod[J].InternationalJournalofRockMechanicsandMiningSciences,2010,47(7):1152-1162.
4.姜锡燎,王天舒.离散元理论[M].中国水利水电出版社,2011:1-3.