考虑水软化-化学风化作用的岩石单轴压缩试验离散元模拟

西南地区以岩石地形为主,较为潮湿。而岩石在工程长期运行中,会受到水和化学风化作用的影响,分别表现出软化、强度降低以及力学性能劣化的特性。因此研究岩石在水、化学风化作用影响下的力学性质极其重要。本文采用离散单元法(DEM)模拟水软化-化学风化因素作用下岩石的单轴压缩试验,得到应力应变曲线以及破坏后微观信息图,从宏微观角度分析岩石受水、化学风化作用下力学性质,破坏模式的变化。模拟结果表明:随着岩石饱和度的增加,岩石的峰值强度、弹性模量不断减小,破坏模式由压剪扭破坏为主逐渐转变为拉剪扭破坏为主;随着化学风化程度增大,岩石峰值强度也随之减小,脆性破坏特征越来越不明显,与室内试验结果相吻合。

雨水渗透下节理岩质边坡失稳离散元模拟

采用一种新的能够考虑水软化与化学风化作用的复合微观接触模型,将其植入离散元软件PFC2D中,进行节理岩质边坡失稳过程的模拟.建立一个85°倾角并含有3组倾角为45°节理的岩质边坡,采用重度增加法研究岩质边坡在水软化及化学风化影响下的破坏过程.结果表明:边坡滑动过程中,应力应变波动较大,不同位置处的应力应变的波动具有相似的规律;滑动体的速度达到一定值时,才开始产生比较明显的位移;速度及位移快速增加的时刻晚于应力应变开始波动的时刻;岩质边坡的破坏主要为岩桥贯通,破坏面为节理滑动面,颗粒间主要为拉剪破坏与压剪破坏,破坏阶段拉剪破坏速率大于压剪破坏.

考虑水软化作用的非贯通共面节理岩体直剪试验的离散元分析

水软化作用会使得岩体内的胶结物溶解、腐蚀,引起节理岩体宏观力学特性的劣化。为探究水软化作用对节理岩体力学特性的影响机理,本文将考虑水软化、化学风化因素的岩石微观胶结接触模型引入到离散元中并模拟了非贯通共面节理岩体的直剪试验,根据得到的剪应力-应变曲线、胶结破坏数-位移曲线以及破坏后的微观信息,从宏微观角度分析了不同饱和度下法向应力及节理连通率对节理岩体力学性质的影响。模拟结果表明:在同一饱和度时,节理岩体的峰值剪应力与法向应力的关系满足摩尔库伦定律,饱和度的增长对岩体剪切强度的影响主要是使节理面及岩桥的黏聚力降低。节理岩体的破坏以岩桥与节理面的贯通为标志,在岩桥区域产生张裂缝及贯通的剪切裂缝,且拉力链主要集中在岩桥区域。

砂埋管道上浮地基破坏机理的离散元模拟

本文采用离散单元法(DEM)建立的砂土中管道上浮模型来研究管道上浮时地基的破坏机理。首先考察不同密实度砂土在不同围压下的宏观力学特性,然后通过土体局部变形和颗粒位移场等微观变量分析不同密实度和不同埋深比对管道上浮地基破坏模式和上浮抗力的影响。结果表明:伴随土体变形,上覆土体的渐进破坏主要分布在上覆土体区域和管道周围;松砂中,与应力-应变关系类似,上浮抗力随着上浮位移的增长呈硬化性增长,管道周围土体回填进管道下部形成的空隙中,呈现局部流动破坏模式;密砂中,上浮抗力随着上浮位移的增加先上升后下降,规律与应变软化一致,管道上方先剪切形成倒梯形的上覆土楔,然后管道周围土体回填下部空隙形成流动,呈现先整体剪切破坏后局部流动的破坏模式;随着埋深的增加,上浮抗力增加,密砂中以先整体剪切破坏为主,同时局部流动破坏有明显的趋势。

混凝土硫酸盐侵蚀离散元模拟初探

将普通混凝土视为水泥胶结骨料的聚集体,受硫酸盐侵蚀的过程简化为粒间胶结物的减少,将此侵蚀因素引入已有的无厚度有抗转动的颗粒胶结接触模型中并利用DEM模拟混凝土受硫酸盐的侵蚀,并与室内试验作对比分析,结果表明:该模型能够反映混凝土受硫酸盐侵蚀的作用:单轴抗压强度随反应时间的增加而减小,抗压抗蚀系数也随时间减小;试样破坏形态在初期为可见的碎块状,而在长时间的侵蚀后,破坏后的碎块较小,从表面看不到试样中的大裂隙;试样的胶结破坏以拉剪扭破坏为主。