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    科研進展

    武漢巖土所土石混合體隨機結構模型生成研究獲進展

    發表日期:2021-05-18來源:武漢巖土力學研究所放大 縮小

      土石混合體是指第四紀以來形成的、由具有一定工程尺度的塊石、細粒土以及孔隙構成的極端不均勻巖土介質系統。近年來,由于大型水利水電工程、高速公路和城市地鐵建設日趨增多,人們面臨的土石混合體邊坡和隧道圍巖的穩定性問題日益突出。因此,為了更好地指導工程實踐和減少災害,研究土石混合體力學響應、變形破壞機理以及建立相應的分析方法具有重要的理論價值和工程應用價值。 

      在開展土石混合體變形破壞分析之前,通常需要建立滿足真實級配曲線的隨機結構模型。土石混合體隨機結構模型的建立包括隨機塊石的生成及投放。對于隨機塊石的生成,已有學者發展了魯棒性較強的算法。然而,現有隨機塊石投放算法存在效率低下,甚至在高含石量時難以投放成功的問題。 

      針對這一問題,中國科學院武漢巖土力學研究所計算巖石力學團隊借助石根華接觸處理的EAB理論,率先提出了一種魯棒性強的隨機塊石投放算法,從而快速建立土石混合體結構模型。相比于已有塊石投放算法,計算巖石力學團隊提出的算法不僅能顯著改善塊石投放效率,還能保證高可投放含石量。 

      相關研究成果以“Numerical study of soil-rock mixture: Generation of random aggregate structure”為題,發表在《中國科學:技術科學》(英文版)上,研究工作獲得國家973項目、國家自然科學基金項目的資助。 

      “Numerical study of soil-rock mixture: Generation of random aggregate structure”一文發表后受到國內外學者廣泛關注,被《中國科學:技術科學》遴選為2020年度13篇高影響力論文中的第三篇。 

      論文鏈接: https://www.sciengine.com/publisher/scp/journal/SCTS/61/3/10.1007/s11431-017-9136-9?slug=fulltext. 

      《中國科學:技術科學》2020年度評優鏈接: https://mp.weixin.qq.com/s/a9rvubAO4gcYwdXwTasqbQ 

     

    圖1. 根據給定塊石級配曲線生成的土石混合體隨機結構模型(塊石體積占土石混合體總體積的80%)

    圖2. 不同圍壓條件下土石混合體應力-應變關系曲線

    圖3. 不同強度折減系數(FOSi)下土石混合體邊坡等效塑性區分布((c) ~(f))

    (文/圖 計算巖石力學組)

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