一种岩土颗粒破坏局部化识别方法技术

技术编号:26758855 阅读:37 留言:0更新日期:2020-12-18 22:27
本发明专利技术公开了一种岩土颗粒破坏局部化识别方法,涉及岩土工程灾害研究领域。该方法定义一种无量纲的颗粒接触变形指标作为变形破坏程度的衡量指标,全面考虑了颗粒平移和旋转运动及接触断开后的持续变形,并定义了相应的阈值及确定方法,将变形指标大于阈值的区域判别为岩土体的破坏局部化区域,可识别地下硐室开挖围岩破裂、滑坡滑动面(带)等诸多岩土工程的灾变性破坏。本发明专利技术计算方法简易实用,结果可靠,岩体和土体均适用,可明确地确定破坏范围,改进了以往数值模拟方法根据变形云图颜色深浅定性判断变形破坏局部化的不足。

【技术实现步骤摘要】
一种岩土颗粒破坏局部化识别方法
本专利技术涉及岩土工程灾害研究领域,具体涉及一种岩土颗粒破坏局部化识别方法。
技术介绍
岩土体的变形破坏局部化在岩土工程(如地下硐室围岩破坏和滑坡灾害等)中广泛存在并对工程稳定性起到控制性影响。因此,如何精确识别及控制变形破坏局部化区域是岩土工程稳定性评价和防治的关键。数值模拟技术是岩土工程变形破坏及稳定性分析的重要手段,尤其是离散元方法,在模拟岩土体大变形、破裂、分离及复杂运动方面具有明显优势。然而,以往离散元方法在研究岩土体变形局部化时多采用颗粒位移场、颗粒旋转场、接触断裂分布等进行分析,如文献“砂土直剪试验离散元数值模拟与细观变形机理研究,长江科学院院报,2017,34(4):104-110”和文献“砂土直剪力学性状的非圆颗粒模拟与宏细观机理研究,岩土工程学报,2010,32(10):1557-1565”。但这些方法实际上仅考虑了颗粒的某一运动或接触是否断裂,如颗粒位移场仅考虑了颗粒平移而未考虑颗粒旋转,颗粒旋转场正好相反,接触断裂分布则仅考虑了接触是否断裂而未考虑断裂后的持续变形情况,并且一般采用云图来显本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种岩土颗粒破坏局部化识别方法,该方法的步骤是:/n步骤1:建立岩土体颗粒离散元数值模型,根据岩土体物理力学属性确定颗粒接触本构模型及参数;/n步骤2:定义接触点处两侧颗粒的两接触点A、B的相对位移l

【技术特征摘要】
1.一种岩土颗粒破坏局部化识别方法,该方法的步骤是:
步骤1:建立岩土体颗粒离散元数值模型,根据岩土体物理力学属性确定颗粒接触本构模型及参数;
步骤2:定义接触点处两侧颗粒的两接触点A、B的相对位移lAB与两颗粒m、n的半径之和(rm+rn)的比值为颗粒接触变形指标ξ,即ξ=lAB/(rm+rn),并在数值计算过程中实时计算和记录所有颗粒接触变形指标;
步骤3:根据Nξ/Ntot-ξ曲线的曲率最大点确定用于识别破坏局部化的颗粒接触变形指标阈值ξthr,将ξ大于阈值ξthr的区域判别为破坏局部化区域,ξ小于阈值ξthr的区域判别为未破坏区;Nξ/Ntot为大于某颗粒接触变形指标ξ的接触数量Nξ占总的初始接触数量Ntot的比值;
步骤4:将ξ大于阈值ξthr的区域的颗粒接触变形用线段显示,从而对岩土体破坏局部化区域进行了识别。


2.根据权利要求1所述的一种岩土颗粒破坏局部化识别方法,其特征在于:所述的步骤1中,颗粒接触本构模型及参数确定方式是:
对于松散土体采用无粘结强度的接触本构模型,对于粘性土采用粘结接触本构模型,对于岩体采用平行粘结接触本构模型;同时采用常用的参数反演法确定接触本构模型的具体参数,即不断调试参数直到力学性质如弹性模量、抗压强度等与实际岩土体相近。


3.根据权利要求1所述的一种岩土颗粒破坏局部化识别方法,其特征在于:所述的步骤2中,颗粒接触变形指标考虑了颗粒平移和旋转运动及接触的持续变形,具体计算过程是:









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【专利技术属性】
技术研发人员:岑夺丰黄达汤明高邓启华苏勇宋宜祥
申请(专利权)人:河北工业大学
类型:发明
国别省市:天津;12

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