露天矿复合边坡动水携砂蠕变模型研究

露天矿复合边坡动水携砂现象危及边坡安全及周边环境。为揭示渗流作用下砂粒间相互作用机理,以砂颗粒团簇特征结构单元为对象,从颗粒尺度分析特征结构单元在自重、浮力、法向接触力、剪切接触力和渗透力作用下,砂粒间的非线性移动、变形过程及砂粒间在强力链上的力学行为。提出一种新的"塑转铰"元件,对Будин模型进行改进,建立"弹-黏-塑转铰"砂土蠕变力学模型,并给出其本构方程和蠕变曲线方程。通过动水携砂模型试验及砂土剪切蠕变试验数据,对改进Будин模型进行参数辨识和验证。分析结果表明:该模型精度较好,能描述蠕变过程中砂粒间的接触、摩擦、转动过程,能揭示含水砂层内的分级"阶梯"破坏现象及砂土颗粒间的剪切衰减及非衰减及第Ⅲ阶段正、负加速剪切蠕变过程及其变形规律,为分析散体颗粒间的相互作用机制提供了一种新的力学模型。