近源堆沉积土石体细观结构与抗剪强度指标关联分析

论文摘要

细观结构是认知土石体力学行为本质的关键科学问题。本文通过引入物理学和数学等方法,借助颗粒物质力学理论,从几何排列与接触力的空间分布来定量刻画水平固结与山前坡地堆积两种典型环境下土石体的细观结构特征,并建立其与抗剪强度指标的关联。研究表明,(1)两种环境的土石体在细观结构上存在较大差异。在几何排列上,水平固结环境下的土石体具有长程无序和短程有序的特点,坡地堆沉积环境下的土石体表现出了无序的无定形结构;在接触力与单位接触向量的空间分布上,两者较为相似,绝大多数接触力以小于均值接触力的形式存在,其概率密度曲线P(f)呈幂函数衰减;90%以上接触方位角集中在40°～160°和220°～340°范围内。(2)基于径向分布函数、接触力概率密度和单位接触向量分别定义细观结构的特征量K_a,K_s和K_o,发现三个特征量的增大对内摩擦角呈线性促进作用,对黏聚力呈非线性削弱作用。

论文目录

• 1 引 言
• 2 典型环境土石体的模拟及其细观结构的量化方法
•   2.1 两种环境下的土石体颗粒离散元模拟
•   2.2 细观结构的量化方法及其物理意义
•     2.2.1 径向分布函数
•     2.2.2 接触力概率密度分布曲线
•     2.2.3 单位接触向量
• 3 堆积土石体的细观结构
•   3.1 水平固结环境下土石体细观结构
•     3.1.1 几何排列细观结构
•       （1） 曲线特征分析
•       （2） 最小结构单元体
•       （3） 结构体系有序性分析
•     3.1.2 接触力分布特征
•     3.1.3 单位接触向量的空间位置分布特征
•   3.2 山前坡地堆沉积环境下土石体细观结构
•     3.2.1 几何排列细观结构
•     3.2.2 接触力的分布特征
•     3.2.3 单位接触向量的空间位置分布特征
• 4 细观结构与堆积土石体抗剪强度指标的关联
•   4.1 几何排列与堆积体抗剪强度指标的关联
•   4.2 接触力分布与土石体抗剪强度指标关联
•   4.3 单位向量的空间分布与土石体抗剪强度指标关联
•   4.4 分析与小结
• 5 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 董辉,赵征,蒋秀姿

关键词: 近源堆沉积,土石体,细观结构,抗剪强度指标,径向分布函数,接触力概率密度,单位接触向量

来源: 计算力学学报 2019年02期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程

单位: 湘潭大学土木工程与力学学院,湘潭大学岩土力学与工程安全湖南省重点实验室

基金: 国家自然科学基金(51108397),湖南省自然科学基金(2015JJ2136),湖南省教育厅优秀青年项目基金(16B255)资助项目

分类号: TU43

页码: 246-254

总页数: 9

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