離散單元法對(duì)粒狀土的微觀特性研究探討.pdf

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1、JournalofEngineeringGeology工程地質(zhì)學(xué)報(bào)1004-9665／2012／20(4)-0607—07離散單元法對(duì)粒狀土的微觀特性研究探討冰趙學(xué)亮①赫建明②董高峰③李騰飛②吳方華④(①東南大學(xué)土木工程學(xué)院南京210096)(②中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所工程地質(zhì)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室北京100029)(③青海省環(huán)境地質(zhì)勘查局西寧810007)(④錦宸集團(tuán)有限公司姜堰225500)摘要粒狀土的微觀結(jié)構(gòu)和微觀力學(xué)被認(rèn)為是其宏觀力學(xué)和體積特性的內(nèi)在根本因素，近年來(lái)得到越來(lái)越多的關(guān)注和研究。離散單元法作為一種研究顆粒材料的數(shù)值模擬計(jì)算方法，比試驗(yàn)方法快捷、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)

2、，而且能夠容易得到在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中很難或無(wú)法得到的更多重要的微觀結(jié)構(gòu)和微觀力學(xué)的信息，近年來(lái)得到越來(lái)越多應(yīng)用。本文介紹了離散單元法對(duì)土的微觀特性研究的一些最新方法和進(jìn)展，對(duì)數(shù)值建模中的一些重要方面如比重(質(zhì)量)放大、樹脂薄膜模擬等方面進(jìn)行了闡述，對(duì)離散單元法在土的微觀結(jié)構(gòu)分析(如顆粒旋轉(zhuǎn)、顆粒位移、中尺度孔隙率分布)的一些最新研究作了分析和介紹。分析表明，離散單元法是研究粒狀土的微觀特性的一個(gè)有力工具，可以對(duì)土的宏觀特性從微觀角度得到更好的解釋和認(rèn)識(shí)。關(guān)鍵詞粒狀土離散單元法數(shù)值建模微觀特性中圖分類號(hào)：TU457，P642．22文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ANEWDEVELoPMENTSoF

3、MICRoSCALESTUDYoNGRANULARSoILUSINGDISCRETEELEMENTMETHoDZHAOXueliang①HEJianming②DONGGaofeng③LITengfei②WUFanghua④((~)SchoolofCivilEngineering，SouthEastUniversity，ng210096)(~MyLabofEngineeringGeomechanics，InstituteofGeologyandGeophysics，ChineseAcademyofSciences，Belting100029)(BureauofQinghai

4、EnvironmentalEgologicalProspecting，Xining810007)(④nehenGroupCo．，LTD，fiangyan225500)AbstractMicrostructureandmicromechanicsofgranularsoilshavebeenofinteresttomanyresearchersbecauseoftheirsignificantroleinthemacroscaleresponse．Discreteelementmethod(DEM)isusuallysimpler，faster，andcheaperthan

5、thetraditionalexperimentalmethodandabletoobtainsomeinformationthatisdificultorinaccessibleintheexperimentalmethod．Inthispaper，somenewdevelopmentsofthemicroscalestudyongranularsoilusingDEMarebrieflyreviewed．Someissuesinnumericalmodelingsuchasdensity(mass)scalingandmembraneboundarysimulatio

6、narediscussed．Thenewdevelopmentsonmicrostructurestudysuchasparticlerotationanddis-placementandmesoscalevoidratiodistributionusingDEMareanalyzed．ItisconcludedthatDEMisapowerfultoolthatcancapturethediscretecharacteristicsofthegranularmaterials．KeywordsGranularsoil，Discreteelementmethod，Nume

7、ricalmodeling，Microscalecharacteristic}收稿日期：2011-10—19；收到修改稿日期：2012—07—03．基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(5107903050808043)和江蘇省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(BK2008315)第一作者簡(jiǎn)介：趙學(xué)亮，主要從事顆粒材料微觀力學(xué)和微觀結(jié)構(gòu)方面的研究．Xueliang_zhao@yahoo．corn．cn608JournalofEngineeringGeology工程地質(zhì)學(xué)報(bào)2012析材料的微觀結(jié)構(gòu)變化，從顆粒微觀尺度研究粒狀1引言材料的特性。