一、Dynamic discrete element method and its application in rock mass engineering（论文文献综述）
郑成成,龙小刚,胡广柱,袁祥,马春辉,李高超[1]（2021）在《基于离散元的高陡堆石边坡失稳过程模拟》文中研究表明鉴于工程中出现的越来越多的高陡堆石边坡工程,其稳定性、失稳过程、影响范围对工程的运行安全至关重要,采用离散元数值模拟方法开展高陡堆石边坡失稳过程模拟。以某抽水蓄能电站工程为例,建立高陡堆石边坡离散元模型,通过模拟极限工况下的边坡失稳过程,分析该高堆石边坡的堆石运动、挡墙受力以及边坡整体变化情况。根据平均不平衡力比,将堆石边坡失稳过程划分为5个阶段,并重点分析各阶段内边坡体型、堆石位移、堆石速度等的变化;通过监测堆石边坡能量、挡墙受力等变化情况,进一步揭示堆石边坡的失稳机制;通过对比初始状态和失稳后块石位移与越过特定位置的块石数量,论证挡墙措施的阻滑作用;结合到达河床底部的颗粒数量和挡墙受力变化情况,认为堆石边坡底部的混凝土挡墙迫切需要加强,通过对高陡堆石边坡进行离散元数值模拟,明确了边坡失稳过程、影响范围,并提出了混凝土挡墙的建议高度。
赵阳升[2]（2021）在《岩体力学发展的一些回顾与若干未解之百年问题》文中研究指明在讨论若干岩体力学概念的基础上,较全面地回顾与分析了全世界岩体力学发展中科学与应用2个方面的重要成就及不足,其中,在岩石力学试验机与试验方法方面,介绍了围压三轴试验机、刚性试验机、真三轴试验机、流变试验机、动力试验机、高温高压试验机、多场耦合作用试验机、CT-岩石试验机、现场原位岩体试验及试验标准等;本构规律方面介绍了岩石全程应力-应变曲线、围压三轴与真三轴力学特性、时效与尺寸效应特性、动力特性、渗流特性、多场耦合特性、结构面力学特性、岩体变形破坏的声光电磁热效应等;岩体力学理论方面介绍了岩体力学介质分类、块裂介质岩体力学、强度准则、本构规律、断裂与损伤力学、多场耦合模型与裂缝分布模型;数值计算方面介绍了数值方法与软件、位移反分析与智能分析方法。清晰地论述了工程岩体力学与灾害岩体力学分类、概念及其应用领域划分,分析、梳理了大坝工程、隧道工程、采矿工程、石油与非常规资源开发工程等重大工程的岩体力学原理,以及各个历史阶段工程技术变迁与发展的工程岩体力学的重要成就,分析、梳理了滑坡、瓦斯突出、岩爆与地震等自然与工程灾害发生及发展的岩体力学原理,以及各个历史阶段的预测防治技术的灾害岩体力学重要成就。详细分析、讨论了8个岩体力学未解之百年问题,包括岩体力学介质分类理论、缺陷层次对岩体变形破坏的控制作用和各向异性岩体力学理论与分析方法 3个岩体力学理论问题,岩体尺度效应、时间效应、岩体系统失稳破坏的灾变-混沌-逾渗统一理论、完整岩石试件与岩体系统失稳破坏的时间-位置与能量三要素预测预报5个非线性岩体力学问题。
何江海[3]（2021）在《基于离散元法的土质边坡地震响应数值模拟研究》文中研究表明
韩佳伟[4]（2021）在《基于SRM的弓长岭露天矿边坡REV特征分析》文中研究说明
张普然[5]（2021）在《基于扩展多面体的DEM-SPH颗粒-流体耦合模型在海洋工程中的应用》文中研究表明海洋资源开发是受到国际社会关注的重要课题,颗粒-流体系统广泛存在于海洋工程的各个领域,如围填海、海底管道防护、冰区船舶航行等。在研究这类大尺度的流固耦合问题时,通常采用现场试验与数值模拟相结合的研究手段。合适的数值模型与方法对于工程中的参数与结构设计有较大的参考价值。在本文构建的颗粒-流体耦合模型中,采用扩展多面体离散元方法模拟颗粒的运动过程。相较于球体、圆盘等常见的离散元颗粒形态,扩展多面体单元更接近真实颗粒的几何特征。弱可压缩格式的光滑流体粒子动力学方法（WCSPH）适用于求解碰撞产生的动态大变形问题,可用于模拟低粘度流体介质。针对固体边界几何复杂、颗粒数量多的特点,采用改进的排斥力模型计算颗粒与流体间的作用,从而发展了基于扩展多面体的DEM-SPH流固耦合方法。此外,锥形结构是海洋工程结构的重要组成部分,本文开发并验证了锥形结构与固体颗粒以及流体介质之间的接触算法。模拟了溃坝与楔形块入水过程,模拟结果与其他研究者的试验与数值结果有较高的一致性,验证了本文选用的数值方法的可行性。模拟了海水冲刷港口沿岸防波堤的过程,验证了DEM-SPH方法用于大尺度流固耦合模拟的稳定性。模拟了海底管道加固与防护工程中抛石船沿管道轴向抛洒碎石掩埋管道的过程。分析了抛石船的移动速度与落石的下落初始速度对模拟结果的影响,对工程中相关参数的选取有一定的指导意义。模拟了两块平整冰相向运动发生碰撞挤压生成冰脊的过程,统计了冰脊的主要几何特征。探究了冰速、海冰法向粘结强度、冰厚对冰脊形态的影响。
赵康[6]（2021）在《基于C-DEM的黏土高压K0固结离散元模拟研究》文中提出
梁洪达[7]（2021）在《砂岩应变岩爆特征及其主动预裂防治试验研究》文中研究指明
郝志远[8]（2021）在《微波照射岩石致裂机制及强度劣化规律研究》文中提出TBM在长大隧道掘进中有着不可比拟的优势,其自动化程度高,施工速度快,但在遇到较坚硬岩石时,其刀具磨损速度加快,掘进速度变慢,大大影响施工成本及效率,新型的“微波+机械”破岩方法能够很好的解决这一难题。影响微波破岩效果的岩石内在因素主要包括岩石种类、矿物成分、分布方式、颗粒大小以及矿物颗粒边界轮廓等,外部因素主要包括微波照射方式和地应力等。微波辅助破岩在微观上表现为微波照射下岩石内部微裂纹的生成及扩展,因此,本文利用离散元软件PFC对四种代表性岩石进行微波照射模拟,研究不同围压及功率下各岩石致裂规律和效果,对微波照射前后的岩石进行力学试验,研究了在外荷载作用下微波照射裂纹的连接贯通机理及力学参数变化规律。利用物理试验,进一步研究了微波照射对岩石强度和耐磨性的影响,主要结论如下:（1）利用PFC建立了微波照射岩石分析模型,研究了四种代表性岩石在功率密度Pd=1×1010W/m3和Pd-1× 1011W/m3时微波照射下裂纹扩展规律。较低功率下,伟晶岩从石英内部和正长石内部起裂,随照射时间的增长,裂纹进一步在正长石内呈网状扩展;花岗岩与伟晶岩所含主要矿物大致相同,表现出了类似的规律;玄武岩从斜长石内部和辉石内部起裂,随照射时间的增长,裂纹在斜长石和辉石内部扩展;石灰岩从磁铁矿内部起裂,随照射时间的增长,裂纹在磁铁矿内部和晶界处产生。高功率照射时,产生的裂纹较杂乱,晶界处产生更多较短的裂纹。（2）较低功率照射时,围压对岩石内裂纹扩展产生限制作用,围压越大,张拉裂纹大幅减少,剪切裂纹稍许增多。随着围压的增大,伟晶岩产生的裂纹逐渐集中在石英、斜长石和正长石三者交界处;花岗岩内的裂纹逐渐聚集在石英、钠长石和黑云母交界处;玄武岩内的裂纹也逐渐集中在其所含三种矿物的交界处:石灰岩内的裂纹集中在磁铁矿周边。高功率照射时,随照射时间的增长,围压越大岩石内裂纹数量越多。（3）微波作用下岩石内各矿物及晶界处裂纹数量随围压变化呈现出各式各样的变化规律。较低功率照射时,伟晶岩中绿泥石、正长石、石英及其晶界处,花岗岩中正长石、石英、正长石-黑云母和正长石-石英处,玄武岩中斜长石、橄榄石和斜长石-橄榄石处,石灰岩中磁铁矿、白云石-方解石、磷灰石-方解石、磁铁矿-方解石和磁铁矿-磷灰石处裂纹随围压增大而减少;伟晶岩其余部位,玄武岩中辉石、辉石-斜长石处和石灰岩其余部位裂纹随围压增大先增多后减少,花岗岩其余部位随围压增大而增多。高功率照射时,伟晶岩内石英和斜长石-正长石处裂纹随围压增大先减少后增多;伟晶岩其余部位,花岗岩中正长石、黑云母、钠长石、正长石-黑云母和正长石-钠长石处,玄武岩中斜长石、斜长石-橄榄石、辉石-斜长石处裂纹随围压增大短时间内逐渐减少,长时间后逐渐增多;石灰岩中白云石、方解石、磁铁矿、白云石-磁铁矿和磷灰石-方解石处裂纹数量最多,随围压增大逐渐增多。（1）对微波照射前后岩石试样进行了常规力学试验模拟,随着微波照射时间增长,力学测试中所生成的裂纹大多数是从微波照射产生的裂纹尖端起裂。微波照射0.1s后,伟晶岩单轴抗压强度降低了 68.52%,花岗岩降低了 47.33%,玄武岩降低了 49.61%,石灰岩降低了 71.12%。伟晶岩抗拉强度最高降低了 69.53%,花岗岩最高降低了 68.30%,玄武岩最高降低了 80.50%,石灰岩最高降低了 87.65%。双轴压缩时,随着围压的增大,各岩石双轴抗压强度降低幅度逐渐减小。（2）物理试验中,花岗岩温度较低,照射15min时微观上开始产生细小裂纹,试样颜色发黄,玄武岩温度最高且升温速率快,5min时表面便出现了的裂纹,25min时开始熔化,石灰岩温度次之,25min开始岩石所含碳酸钙出现明显的分解,照射30min后,花岗岩点荷载强度降低率最高,表现为从试样中心位置发生径向断裂,石灰岩初始强度较低,降低幅度最小。（3）微波照射后,花岗岩耐磨性指数CAI值明显降低,玄武岩变化不大,石灰岩照射之后划痕较深,滑动过程中刮下较多粉末,花岗岩与石灰岩质量损失在30min发生激增,玄武岩由于裂纹出现较早,照射5min时便有较大的质量损失。同时,花岗岩点荷载强度与CAI值呈线性相关,石灰岩呈指数相关,玄武岩相关性不大。
刘静[9]（2021）在《基于颗粒流模拟直剪试验的岩体结构面裂纹扩展特性研究》文中研究表明
杜笑岩[10]（2021）在《基于离散元模拟的岩石节理剪切力学特性研究》文中研究指明天然岩体的力学行为受节理的力学特性和几何特征的影响。在地表或浅层,节理岩石的主要出现剪切破坏,因此,节理剪切力学特性的研究有着重要意义。过去几十年,研究者们通过直接或间接方法,分别从宏观或细观角度分析节理的剪切行为,取得了显着的成果。但是节理剪切研究仍然存在不足,一方面,绝大多数的研究集中于低法向应力水平下的剪切行为,对于中高法向应力水平下的研究还有欠缺;另一方面,作为岩石节理重要的力学性质之一的临界法向应力始终没有明确、简便的确定方法。本文旨在通过物理实验的结果校准数值模型参数,采用离散元模拟软件PFC2D对不同的粗糙节理进行全法向应力区间内的直接剪切模拟,研究粗糙节理的剪切力学特性和破坏形式;基于模拟结果,探讨临界法向应力的性质,明确临界法向应力的计算方法。本文主要结论如下:（1）基于离散元模拟软件PFC2D校准参数、生成模型,分析了不同粗糙节理的力学特性和破坏特点。通过模拟单轴实验、压缩实验、平节理剪切实验校准参数,验证了PFC模拟粗糙岩石节理剪切行为的可行性;用剪切盒生成法生成i0=5°、15°、25°、35°的锯齿节理和JRC=0-2、4-6、10-12、14-16、18-20的标准JRC节理,并对每个节理模型分别进行了法向应力从0.5 MPa到27 MPa（单轴抗压强度为27.4 MPa）的直接剪切模拟实验,对模拟过程的剪切特性和裂纹进行实时监控。（2）对于粗糙节理来说,法向应力和节理粗糙度是影响剪切行为的主要因素。节理粗糙度和法向应力的增加会促进剪切行为,法向应力的增大会使破坏形式从磨损向啃断转变,并压制剪胀现象;粗糙度增加会使啃断破坏更容易,剪胀现象更加明显。在较高法向应力下,剪切破坏中会产生与压缩破坏中类似的竖向贯通裂纹,其一般产生在运动方向上第一个坡面根部,产生竖向贯通裂纹所需的法向应力小于节理压缩强度JCS,且随着粗糙度的增加而减小。（3）临界法向应力σT与岩石单轴抗压强度σC和节理粗糙度有关。对节理岩石模型的剪切模拟结果进行剪胀角函数拟合,确定不同函数对应的临界法向应力。本文提出了一种新的公式用来预测粗糙节理的σT,对于锯齿节理,将其与节理起伏角的正弦值tan i0和完整岩石单轴抗压强度σC联系起来;对于不规则节理,引入经验系数a并与节理粗糙度系数JRC联系。本文通过将计算结果与模拟结果和物理实验结果对比,证明该公式可以较好的反映岩石节理的临界法向应力。
二、Dynamic discrete element method and its application in rock mass engineering（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Dynamic discrete element method and its application in rock mass engineering（论文提纲范文）
（1）基于离散元的高陡堆石边坡失稳过程模拟（论文提纲范文）
| 1 离散元原理及模拟方法 |
| 2 工程背景与离散元模型建立 |
| 3 堆石边坡失稳过程模拟 |
| 4 结 语 |
（5）基于扩展多面体的DEM-SPH颗粒-流体耦合模型在海洋工程中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 DEM方法研究进展及应用 |
| 1.2.2 SPH方法研究进展及应用 |
| 1.2.3 海洋工程中的流固耦合问题 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 DEM-SPH流固耦合模型介绍 |
| 2.1 扩展多面体形态的离散元方法 |
| 2.1.1 扩展多面体单元的接触模型 |
| 2.1.2 扩展多面体单元的粘结模型 |
| 2.2 WCSPH方法简介 |
| 2.2.1 SPH的核近似与粒子近似 |
| 2.2.2 WCSPH的Navier-Stokes方程 |
| 2.3 边界与SPH粒子间的排斥力模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 颗粒-流体耦合模型的验证 |
| 3.1 WCSPH方法的验证 |
| 3.2 DEM-SPH耦合方法的验证 |
| 3.2.1 楔形块入水模拟与分析 |
| 3.2.2 海浪冲击防波堤的模拟 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 深水抛石过程的数值模拟与分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 锥形结构与SPH粒子及扩展多面体单元的接触算法 |
| 4.3 模型尺寸与计算参数 |
| 4.4 锥形结构与流固耦合模型接触算法的验证 |
| 4.5 落石初速度与抛石船移动速度对碎石分布的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 冰脊生成过程的数值模拟与分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 模型尺寸与计算参数 |
| 5.3 冰速对冰脊生成过程的影响 |
| 5.4 海冰法向粘结强度对冰脊生成过程的影响 |
| 5.5 冰厚对冰脊生成过程的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表学术论文及专利 |
| 致谢 |
（8）微波照射岩石致裂机制及强度劣化规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 微波照射岩石致裂及劣化效果研究现状 |
| 1.2.1 微波照射岩石致裂机制研究 |
| 1.2.2 微波照射岩石劣化规律研究 |
| 1.2.3 当前研究存在的不足 |
| 1.3 本文主要研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.4 主要研究成果 |
| 2 基于PFC的微波照射岩石理论 |
| 2.1 PFC以及基于PFC微波照射岩石 |
| 2.1.1 PFC中的基本理论与接触模型选取 |
| 2.1.2 PFC热分析模块原理 |
| 2.2 宏细观参数敏感性研究 |
| 2.2.1 有效模量对材料宏观力学性质的影响 |
| 2.2.2 法向切向刚度比对材料宏观力学性质的影响 |
| 2.2.3 粘结强度对材料宏观力学性质的影响 |
| 2.2.4 摩擦系数对材料宏观力学性质的影响 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 微波照射岩石致裂机制及裂纹演化规律研究 |
| 3.1 分析对象及方案选择 |
| 3.1.1 分析对象及参数选取 |
| 3.1.2 数值模拟方案选取 |
| 3.2 微波照射伟晶岩裂纹演化规律研究 |
| 3.3 微波照射花岗岩裂纹演化规律研究 |
| 3.4 微波照射玄武岩裂纹演化规律研究 |
| 3.5 微波照射石灰岩裂纹演化规律研究 |
| 3.6 各种岩石微观特征演化规律对比分析 |
| 3.6.1 微裂纹演化对比分析 |
| 3.6.2 断裂率定义及分析 |
| 3.6.3 膨胀应力及破碎度分析 |
| 3.6.4 微观组构对比分析 |
| 3.6.5 能量演化对比分析 |
| 3.6.6 位移场演化分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 微波照射对岩石强度和变形参数影响数值试验研究 |
| 4.1 岩石常见力学参数与TBM掘进参数相关性分析 |
| 4.2 对岩石强度参数的影响 |
| 4.2.1 对单轴抗压强度的影响 |
| 4.2.2 对抗拉强度的影响 |
| 4.2.3 对双轴抗压强度的影响 |
| 4.3 对岩石变形参数的影响 |
| 4.3.1 对弹性模量及泊松比的影响 |
| 4.3.2 对粘聚力和内摩擦角的影响 |
| 4.4 微波照射后试样中裂纹个数与参数相关性分析 |
| 4.4.1 与岩石抗压强度相关性 |
| 4.4.2 与岩石抗拉强度相关性 |
| 4.4.3 与岩石弹性模量相关性 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 微波照射对岩石强度和耐磨性影响物理试验研究 |
| 5.1 试验设备、方案及过程 |
| 5.1.1 试验介绍及设备 |
| 5.1.2 试样选取及方案 |
| 5.1.3 试验过程及步骤 |
| 5.2 岩石裂纹及温度演化规律分析 |
| 5.3 对岩石点荷载强度影响规律分析 |
| 5.4 对岩石耐磨性及质量影响规律分析 |
| 5.4.1 对岩石耐磨性影响 |
| 5.4.2 对岩石质量影响 |
| 5.5 微波照射下岩石强度与耐磨性相关性分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（10）基于离散元模拟的岩石节理剪切力学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 节理剪切理论研究现状 |
| 1.2.2 节理剪切室内实验研究现状 |
| 1.2.3 节理剪切数值模拟研究现状 |
| 1.2.4 临界法向应力研究现状 |
| 1.3 本文研究内容及方法 |
| 2 PFC数值模型建立 |
| 2.1 连接键模型 |
| 2.2 节理模型 |
| 2.3 伺服控制系统 |
| 2.4 微观参数校准 |
| 2.4.1 颗粒-连接键参数校准 |
| 2.4.2 节理参数校准 |
| 3 剪切模拟结果 |
| 3.1 锯齿节理模拟结果 |
| 3.1.1 锯齿节理直剪模拟 |
| 3.1.2 锯齿节理剪切力学特性 |
| 3.1.3 锯齿节理剪切破坏特征 |
| 3.2 不规则节理模拟结果 |
| 3.2.1 不规则节理直剪模拟 |
| 3.2.2 不规则节理剪切力学特性 |
| 3.2.3 不规则节理剪切破坏特征 |
| 3.3 贯通裂纹 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 临界法向应力σ_T |
| 4.1 σ_T的确定方法 |
| 4.2 锯齿节理的σ_T |
| 4.3 不规则节理的σ_T |
| 4.4 σ_T的预估 |
| 4.4.1 不同节理的σ_T计算公式 |
| 4.4.2 模拟结果验证 |
| 4.4.3 实验结果验证 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、Dynamic discrete element method and its application in rock mass engineering（论文参考文献）
- [1]基于离散元的高陡堆石边坡失稳过程模拟[J]. 郑成成,龙小刚,胡广柱,袁祥,马春辉,李高超. 水利水电科技进展, 2021(06)
- [2]岩体力学发展的一些回顾与若干未解之百年问题[J]. 赵阳升. 岩石力学与工程学报, 2021(07)
- [3]基于离散元法的土质边坡地震响应数值模拟研究[D]. 何江海. 沈阳建筑大学, 2021
- [4]基于SRM的弓长岭露天矿边坡REV特征分析[D]. 韩佳伟. 辽宁科技大学, 2021
- [5]基于扩展多面体的DEM-SPH颗粒-流体耦合模型在海洋工程中的应用[D]. 张普然. 大连理工大学, 2021(01)
- [6]基于C-DEM的黏土高压K0固结离散元模拟研究[D]. 赵康. 中国矿业大学, 2021
- [7]砂岩应变岩爆特征及其主动预裂防治试验研究[D]. 梁洪达. 绍兴文理学院, 2021
- [8]微波照射岩石致裂机制及强度劣化规律研究[D]. 郝志远. 西安理工大学, 2021(01)
- [9]基于颗粒流模拟直剪试验的岩体结构面裂纹扩展特性研究[D]. 刘静. 绍兴文理学院, 2021
- [10]基于离散元模拟的岩石节理剪切力学特性研究[D]. 杜笑岩. 大连理工大学, 2021(01)