基于X-ray CT原位三轴剪切试验的砂土颗粒材料微观动力学

将X射线断层扫描技术(CT)与原位三轴剪切试验相结合,分析渥太华砂在剪切过程中的微观动力学演化规律.在试验过程中共完成15次X射线扫描,使用图像分割算法进行颗粒分割并使用球谐函数重构颗粒的表面形貌,根据颗粒的多尺度形态指标序列实现整个加载过程中颗粒的准确匹配与追踪,并分析颗粒位移、转动、局部非仿射运动和局部孔隙率等微观动力学和微观结构指标的演化规律.在剪切过程中颗粒体系的竖向位移分布呈现2个锥形区域,颗粒的转动分布出现明显的X型剪切带.用于度量局部塑性变形程度的局部非仿射运动和局部体积分数呈现出较为明显的相关关系,表明颗粒微观动力学与其微观结构之间存在因果关系,局部自由体积较大的地方更易发生塑性变形.

堆石颗粒在复杂约束模式的破碎特性

为了研究三维情况下单个颗粒在不同约束模式下的破碎特性,对颗粒开展了物理试验和基于连续-离散耦合数值分析方法 (FDEM)的数值试验研究.通过改变颗粒周边约束的个数和位置,设定了不同的约束模式,并采用奇异值分解(SVD)对颗粒约束模式进行量化,分析约束模式对颗粒破碎模式、破碎强度和碎片尺寸分布的影响.结果表明,颗粒在不同的约束模式下呈现出3种典型的破碎形式:削切、劈裂和碎裂.统计不同约束个数下的颗粒破碎峰值荷载,其在4~6个约束个数情况下变化并不明显,可以认为在离散元数值(DEM)模拟中采用接触力准则判断颗粒破碎具有一定的适用性.分析碎片尺寸分布,为构建更加合理的碎片替换模式进行离散元颗粒破碎模拟提供了参考和依据.

厂房坝段及其左岸边坡的渗流和抗滑稳定研究

以我国四川省境内大渡河沙坪一级水电站部分厂房坝段及其左岸边坡的渗流和抗滑稳定问题为依托,分别采用有限元方法和基于有限差分的强度折减法进行边坡渗流和抗滑稳定的研究。首先建立三维精细化模型,再利用有限元方法得到左岸边坡渗流场并对此进行渗流分析,最后基于有限差分软件,采用强度折减法并将渗流场计算结果作为外加作用力对不同特征水位工况下的边坡抗滑稳定安全系数进行计算分析。结果表明:在不同特征水位工况下该工程厂房坝段及其左岸边坡均符合渗流稳定和抗滑稳定的要求,能够为工程的建设实践提供技术论证。