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锦屏大理岩蠕变损伤演化细观力学特征的数值模拟研究被引量：24: 2013年; 岩石的蠕变损伤和断裂是岩石流变效应的重要表现形式,但其损伤演化过程往往难以直观观测,为此,采用二维颗粒流数值模拟方法(PFC2D)对岩石的蠕变损伤和断裂的细观力学机制进行了分析。在锦屏大理岩室内试验基础上,利用颗粒流应力腐蚀模型(PSC),建立了能反映其短期和长期强度特征的柱状岩样数值模型,并开展了大量数值试验。结果表明,蠕变损伤的演化过程与暂态的损伤演化过程具有明显的差异。在岩样蠕变损伤过程中,其内部微裂纹多沿加载方向开裂且分布均匀,先快速增加再稳定扩展,最后则发生快速断裂。当荷载较小时,岩样宏观上呈现劈裂破坏特征,当荷载较大时,岩样呈现剪切破坏特征。在岩样蠕变损伤初始和稳定演化阶段的前期,荷载大小对岩样的损伤演化过程影响不大;在稳定演化阶段的后期至断裂过程中,低荷载下岩样的损伤增速比高荷载下快。; 孙金山陈明姜清辉卢文波周创兵; 关键词：岩石力学大理岩蠕变颗粒流程序数值模拟

切方边坡悬臂桩土拱效应形成与失效机制数值模拟被引量：1: 2015年; 为了分析切方边坡悬臂桩受力特征,运用二维颗粒流方法建立了相应的数值模型,研究了桩间土拱形成的过程及其破坏机制。依据桩后土体的荷载-位移曲线和变形特征,揭示了桩后土拱形成过程的3个阶段以及各阶段土体应力分布和变形的特征。研究结果表明:抗滑桩土拱的形成机制主要依赖于土体微元的荷载传递过程;土拱效应的形成过程受桩土相对位移的控制,且受桩间距的影响较大,而受土体参数的影响较小;抗滑桩土拱效应失效过程的数值模拟显示,土拱失效过程可分为3个阶段,且该过程受贴近桩体的土体的渐进破坏控制。土体强度和桩间距对桩后土体的荷载-位移曲线影响都较为显著。桩距相同时,随着土体强度的提高,桩后土体的极限荷载也越高,但对应的桩土相对位移量却较接近,同时软弱土体土拱效应的失效以'绕流'模式为主,而强度较高土体的土拱效应失效以'滑塌'模式为主;抗滑桩间距越小,桩后土体的峰值土压力越高,所对应的桩土相对位移越大。; 吕振利孙金山左昌群王梓懿; 关键词：岩土工程边坡抗滑桩土拱效应数值模拟

爆破应力波对邻近圆形隧道的动力扰动特征被引量：18: 2015年; 开挖爆破产生的地震波会诱发邻近隧道的动力响应,威胁邻近地下结构的稳定性。针对爆破应力波引起邻近隧道的质点振动和动应力集中效应,采用数值模拟方法,分析了爆破地震波中的P波对邻近圆形隧道的动力扰动特征。计算结果表明,应力波通过圆洞时,围岩中的主应力方向和动应力集中系数分布形态均与等效静态加载时相似,附加的动应力仅对圆洞洞壁附近围岩的主应力量值产生影响,而对洞壁以外围岩的主应力量值和主应力方向都将产生影响。其次,应力波通过圆洞时还将诱发振动速度集中现象,围岩质点的振动方向与波的传播方向总体一致,其振速集中系数与动应力集中系数的分布特征不同,且其最大值点位置相差约90°,这表明质点振动速度最大的位置并非动应力集中系数最大的位置。另外,圆洞洞壁最大振速集中系数随正则化波数的增加而增大,而最大动应力集中系数随正则化波数的增加而先增大后减小。; 孙金山左昌群周传波蒋楠; 关键词：爆破振动隧道 P波动应力集中数值模拟

建(构)筑物拆除爆破塌落触地振动预测模型研究被引量：13: 2014年; 塌落体触地诱发的振动是建(构)筑物爆破拆除工程的主要危害,事先对其进行预测是进行工程安全评估以及确定减振措施的前提。为此,基于动量守恒理论,将触地冲击过程简化为塌落体与地表塑性区的非弹性碰撞过程,建立了简化的触地冲击力学模型,并根据振动传播规律,提出了触地振动速度的预测公式。算例表明,该模型计算精度可满足工程需要,且简便易用。; 孙金山谢先启贾永胜姚颖康韩传伟; 关键词：爆破拆除塌落振动

建(构)筑物拆除爆破塌落触地冲击荷载预测模型研究被引量：6: 2014年; 建(构)筑物爆破拆除工程中,塌落体落地所诱发的触地冲击荷载会造成地下管线、隧道等地下结构的破坏或损伤,是爆破拆除工程的主要有害效应,因此,在实际工程中事先对其进行估算和预测是制定防护措施的重要前提。运用Hertz碰撞理论、弹性地基理论和动量守恒理论,分别构建了3种计算触地冲击荷载的简化力学模型,并根据现场试验和实际工程经验,对理论模型进行了修正。; 孙金山谢先启贾永胜王坤鹏罗启军韩传伟; 关键词：拆除爆破力学模型

爆破地震波作用下深埋圆形隧道围岩质点振动规律研究被引量：6: 2014年; 开挖爆破产生的地震波会诱发邻近隧道的动力响应,并影响其安全和稳定。文章采用数值模拟方法,分析了爆破地震波中的P波与邻近圆形隧道的相互作用,研究了不同工况下围岩质点振动分布规律。计算结果表明,应力波通过圆洞时,围岩中质点的振动方向将在洞壁附近发生微小的偏转,同时将使洞壁附近围岩的质点振动速度大于或小于振源速度,具有显著的质点振动缩放效应。振动频率、隧道尺寸、围岩性质,以及波长-洞径比对其质点振动速度的缩放效应的影响都较为显著。; 吕振利孙金山左昌群; 关键词：圆形隧道爆破振动 P波

高地应力条件下隧洞围岩流变损伤机制数值模拟研究被引量：3: 2016年; 高地应力条件下深部地下洞室的围岩均具有流变性,可能发生流变损伤甚至断裂,但该过程目前无法直接观测。为此,文章以锦屏二级水电站引水隧洞大理岩为研究对象,在三轴强度实验和流变损伤实验数据基础上,通过在颗粒流数值模拟方法中引入应力腐蚀模型,建立了能反映岩样短期和长期强度特征的数值模型。数值实验表明,不同应力状态下大理岩的微裂纹开裂类型、开裂方向、分布特征和扩展过程等呈现不同的规律,且随着围压的提高流变损伤效应将逐渐减弱。在岩石试样的损伤流变特征分析基础上,构建了锦屏二级电站引水隧洞的有限元数值模型,阐明了隧洞开挖过程中围岩的损伤演化机制。; 孙金山左昌群姜清辉谢妮蒋楠; 关键词：隧洞围岩颗粒流数值模拟

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湖北省自然科学基金(2012FFB06502)