高堆石坝变形宏细观机制与数值模拟PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 研究对象及研究意义 1

1.2 研究现状及发展趋势 4

1.2.1 堆石体结构与细观组构模型研究 4

1.2.2 堆石体细观力学特性及细观变形机理研究 5

1.2.3 堆石体细观变形演化过程的数值模拟方法研究 6

1.2.4 堆石体流变变形机理研究 7

1.2.5 堆石体尺寸效应研究 8

1.3 研究内容、技术路线与研究方法 9

1.3.1 研究内容与技术路线 9

1.3.2 研究方法 11

参考文献 13

第2章 堆石体材料结构特性的精细化描述与组构分析方法 19

2.1 堆石体材料结构特性的精细化描述 19

2.2 堆石体材料颗粒集合体的组构分析方法 22

2.3 加载引起的细观组构演化规律 25

2.3.1 配位数 25

2.3.2 组构各向异性 32

2.3.3 颗粒空间排列 37

2.4 小结 40

参考文献 40

第3章 堆石体材料的随机颗粒不连续变形分析方法 42

3.1 三维随机多面体颗粒生成算法 42

3.2 三维颗粒的接触检索 44

3.2.1 遍历式接触检索算法 44

3.2.2 基于二叉树的颗粒接触检索算法 45

3.2.3 基于映射网格的颗粒接触检索算法 46

3.2.4 基于排序的颗粒接触检索算法 47

3.2.5 Munjiza-NBS接触检索算法 49

3.2.6 公共面接触检索方法 52

3.3 连续-离散耦合分析方法 54

3.3.1 接触模型与接触力分析 54

3.3.2 可变形颗粒的本构模型与节点力 54

3.3.3 节点动力平衡方程 55

3.4 颗粒破碎的模拟 56

3.4.1 基于内聚力模型的颗粒破碎模拟方法 56

3.4.2 基于通用岩石劣化模型的颗粒破碎模拟方法 59

3.5 小结 61

参考文献 61

第4章 考虑时间效应的堆石体流变变形的细观数值模拟方法 65

4.1 堆石体流变机理与劣化效应 65

4.2 基于黏结损伤模型的堆石体流变在离散元中的实现 67

4.2.1 损伤度在离散元中的模拟方法 67

4.2.2 流变时间的模拟方法 71

4.2.3 堆石体双轴流变数值试验 73

4.3 基于颗粒劣化效应的堆石体流变在SGDD中的实现 79

4.3.1 强度劣化模型 79

4.3.2 流变在SGDD方法中的实现 81

4.3.3 堆石体三轴流变数值试验 82

4.4 双江口300m级心墙堆石坝工程实例应用 86

4.4.1 工程概况及研究内容 86

4.4.2 堆石体流变变形机理的组构研究成果 88

4.4.3 计算条件和三维有限元模型 88

4.4.4 考虑流变效应的双江口应力变形分析（E-B模型） 90

4.5 小结 97

参考文献 97

第5章 考虑流固耦合效应的堆石体应力变形细观数值模拟方法 99

5.1 水力劈裂 99

5.2 颗粒离散元流固耦合的计算方法 102

5.2.1 基本原理 102

5.2.2 流体计算 103

5.2.3 压力计算 103

5.2.4 流固耦合方式 103

5.2.5 求解方法 104

5.3 心墙水力劈裂的细观模拟 105

5.3.1 心墙水力劈裂的颗粒流计算模型 105

5.3.2 流体计算参数的敏感性分析 106

5.3.3 水力劈裂机理的细观分析 109

5.4 小结 112

参考文献 112

第6章 基于细观数值试验的高堆石坝宏细观变形机制研究 115

6.1 细观数值试验的参数敏感性分析 115

6.1.1 颗粒间摩擦系数 116

6.1.2 颗粒强度 121

6.1.3 接触模型参数 124

6.2 堆石体复杂应力路径下的力学特性 125

6.2.1 常规三轴试验 126

6.2.2 等应力比加载路径 133

6.2.3 真三轴试验 146

6.3 堆石体与结构物接触特性的数值试验 158

6.3.1 数值试验条件及实现过程 160

6.3.2 接触面宏观力学特性分析 162

6.3.3 接触面细观力学响应分析 168

6.4 考虑颗粒破碎的数值试验 176

6.4.1 数值试验条件及实现过程 176

6.4.2 基于CZM模型考虑颗粒破碎的堆石体三轴数值试验 178

6.5 堆石体的颗粒流模型及细观数值试验 190

6.5.1 随机多面体颗粒的生成方法研究 190

6.5.2 基于不规则颗粒形状的堆石体三轴数值试验研究 194

6.5.3 考虑颗粒破碎的堆石体三轴数值试验 204

6.6 小结 217

参考文献 220

第7章 高堆石坝瞬变-流变联合反演平台 226

7.1 堆石体本构模型参数的智能反演方法 226

7.2 基于粒子迁徙的粒群算法 227

7.3 参数敏感性分析 231

7.4 确定待反演参数及目标函数 232

7.5 高堆石坝瞬变-流变参数三维全过程联合反演优化算法 233

7.6 水布垭面板堆石坝变形参数的综合反演及变形预测 235

7.7 小结 240

参考文献 240

第8章 堆石料缩尺效应研究 242

8.1 堆石料缩尺效应的细观机理 242

8.1.1 影响因素 242

8.1.2 颗粒强度的尺寸效应 245

8.2 堆石料数值剪切试验研究 281

8.2.1 细观参数率定 281

8.2.2 宏观力学特性分析 282

8.2.3 强度变形参数提取 285

8.3 基于堆石料数值试验的面板坝应力变形分析 290

8.3.1 计算参数 290

8.3.2 计算模型 291

8.3.3 计算结果及分析 291

8.4 小结 293

参考文献 294