无粘性散粒堆积体滑塌影响区域概率分布的模型试验

鉴于散粒堆积体滑塌风险评价尚处于经验研究阶段,针对风险评价定量化不足的现状,提出一种针对散粒堆积体滑塌影响区域概率分布的思路。即在大量重复模型试验的基础上,得出试验堆积体在试验地坪上覆盖区域的等值线图,模拟滑塌影响区域的概率分布,进而划分堆积体滑塌时的危险安全区域,为人类生产生活用地选址提供了参考。

散粒土自然堆积的宏细观特征与形成机制

利用离散元数值方法模拟由不同形状颗粒形成散粒堆积体的过程,并通过分析堆积体的宏细观力学特征来揭示其形成机制。研究发现,颗粒形状愈规则,自然休止角愈小。细观上,颗粒接触法向量、法向接触力和切向接触力的各向异性分布强度都随颗粒形状变得规则而降低;接触法向量各向异性主方向与竖直方向的角度差■同自然休止角a之和近乎为一个常数,法向接触力和切向接触力的各向异性主方向与竖直方向的角度差■和■可近似表达为与自然休止角?正相关的线性函数。最后,建立了堆积体内部拱效应的优势发挥方位同颗粒接触法向量、法向接触力和切向接触力各向异性主方向的关系。

组构对自然休止角影响的试验研究

利用自制的模型试验装置,通过在不同方位沉积散体颗粒生成堆积体,研究不同沉积组构特征对自然休止角的影响,以及通过在母堆积体底部设置漏孔以生成子堆积体,研究堆积体内部结构对自然休止角的影响。研究发现,母堆积体休止角α和子堆积体休止角β随着沉积面倾角θ的增大(0°→90°)呈现先减小后增大的趋势,子堆积体休止角γ则先增大后减小,且最小和最大值的分布区间正好互余,分别为θ=30°~45°和θ=45°~60°。当漏孔位置从左至右靠近母堆坡脚时,β先增大后减小,γ则单调增大。基于模型的分析和推导,发现当沉积面与潜在滑动面越接近平行,休止角越小,越偏离,休止角则越大,并从细观上合理解释了α、β和γ在特殊角度区间出现最大或最小值的原因。最后,提出了散粒堆积体的扰动分区模型,并以此为基础阐释了漏孔位置(堆积体内部结构)对休止角β和γ的影响机制。