基于力链变化的直剪试验数值分析

构造宏观力学与细观力学的联结,一直是岩土力学领域研究课题的热点。从宏、细观两个角度出发,利用颗粒流软件PFC 2D模拟直剪试验,对直剪试验各阶段进行分析,利用风玫瑰图描述力链的方向,综合试验、离散元颗粒流模拟和细观理论对直剪试验的力链分布变化及演化规律进行研究。结果表明,室内试验、数值模拟试验二者结果基本一致;剪切应力达到峰值前内部力链结构有规律地重构,强力链逐渐靠向角平分线;剪切应力达到峰值与水平方向呈接近45°夹角,在卸荷失稳阶段,弱力链重新分布,部分强力链转化而消散,绝大多数保留在剪切带周边。该研究可以更好地理解土体的细观力学机理,为相关数值模拟试验提供参考依据。

基于颗粒流的地震液化型滑坡运动学特征分析

掌握滑坡运动学特征,针对运动学特征提出防治措施是减轻滑坡灾害的关键。在野外调查资料与土工试验的基础上,基于颗粒流离散元方法,研究了西吉县兴平乡堡湾村下马达子滑坡的发生过程,探索了黄土地震液化型滑坡的发生机理和运动规律,通过与未液化的地震滑坡进行对比,分析了地震液化对滑坡运动的影响,归纳地震液化型滑坡的运动学特征。具体分析结论如下:(1)液化模型较未液化模型更容易发生失稳破坏,速度更大、滑距更远、破坏性更强;(2)无论是液化模型还是未液化模型,坡肩位置都是地震滑坡发生失稳的关键部位;(3)斜坡液化后,在液化区附近的区域滑体会推动和冲击下部滑坡体,造成斜坡更大面积的失稳,这是液化型地震滑坡具有低角度,强破坏力特征的原因之一。

基于颗粒流方法的黄土地震滑坡数值模拟

基于颗粒流理论研究土质边坡动力稳定性及其滑动过程是近年来滑坡研究的一个新热点。在野外调查和室内试验的基础上,通过标定土体细观参数、模型建立、动力输入、动态监测等过程,利用PFC2D程序模拟了西吉县兴平乡堡湾村下马达子滑坡的失稳破坏运动过程,得到了该滑坡的破坏运动机理。得到如下结论:(1)下马达子滑坡的失稳机制是在地震作用下斜坡前缘牵引、后缘推挤,使得坡肩受拉发生破坏,失稳后坡肩位置较大的速度和位移是地震滑坡破坏力强、致灾范围大的主要原因;(2)黄土地震滑坡的滑坡后壁相对平缓,这是区别于重力滑坡的重要特征之一;(3)颗粒流模拟得到的滑坡前后相对高差和长度与实际情况较为吻合,因此,颗粒流方法可以用于地震滑坡滑距的预测。