张晓平
- 作品数：27 被引量：589H指数：14
- 供职机构：中国科学院地质与地球物理研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划长江学者和创新团队发展计划更多>>
- 相关领域：建筑科学矿业工程交通运输工程理学更多>>
- 二维离散元模拟抗滑桩的折算方法研究被引量：10
- 2010年
- 如何将抗滑结构折算为二维模型,是二维离散元模拟边坡加固计算的首要问题。针对抗滑桩,根据"弹性桩"的位移和内力计算公式,通过推导变换,得出桩身位移xy、转角?y与EI呈负相关,与桩身受力大小正相关;桩身任意点处的弯矩和剪力与EI无关,只与桩身受力大小正相关。该规律在"刚性桩"条件下进行推理同样成立。利用这一规律,将间距为d的抗滑桩EI折算为实际的1/d,进行二维计算,能得到与实际相同的桩身位移和转角;二维计算的桩身应力值乘以d,得到实际的桩身应力值。对EI折算的不同折算组合进行模拟验证,结果表明,E或I各单独折算或EI均进行折算,能得到相同的桩身应力和变形。最后,对张石高速公路类土质边坡抗滑桩进行实例计算,折算后的抗滑桩能够计算出与实际规律相符的桩身应力和应变。
- 张晓平王思敬王幼明韩庚友
- 关键词：抗滑桩离散元数值模拟
- 岩石破裂过程中声发射特性的颗粒流分析被引量：53
- 2013年
- 以颗粒流理论和PFC程序为平台,根据矩张量理论建立细观尺度上岩石声发射模拟方法。该方法可同时给出声发射事件发生的时间、空间、破裂强度等特征,再现岩石裂纹孕育、发展和贯通过程,从而揭示岩石的破坏机制。结合室内花岗岩破裂全过程声发射特性试验研究成果,通过试验和计算结果的对比分析,验证该方法的可靠性,并得到以下结论:(1)在试样峰值强度前,声发射事件次数较少、破裂强度较低,且在试样内部随机分布;从试样峰值强度起至破坏时的残余强度,声发射事件次数较多、破裂强度较高,且主要沿宏观破裂带附近分布。(2)声发射事件次数随破裂强度变化近似呈正态分布。在均值与最大破裂强度之间,声发射事件累积数随破裂强度的降低近似呈线性对数函数关系。(3)每次声发射事件所包含的微破裂数,随破裂强度的提高而增加,近似呈波尔兹曼函数关系。(4)声发射事件次数与微破裂数近似呈负指数函数关系,即包含微破裂数越少的声发射事件,其所占总数的比例越大。研究成果可弥补现有声发射试验及模拟方法的不足,并作为一种新的手段为声发射试验与现场微震监测研究所利用。
- 周喻吴顺川许学良孙伟张晓平
- 关键词：岩石破裂声发射矩张量颗粒流理论颗粒流程序
- 一种测量岩石压缩裂纹扩展过程声波波速的连续测量方法
- 本发明提供了一种测量岩石压缩裂纹扩展过程声波波速的连续测量方法，通过固定声波发射探头和声波接收探头于加载试样侧面，采用数据连续自动记录系统连续记录声波在岩石试样中沿与加载垂直的方向的传播时间，从而实现整个单轴压缩加载裂纹...
- 张晓平张仕平
- 文献传递
- 非均质边坡多级稳定性分析方法被引量：16
- 2013年
- 为了实现对非均质边坡稳定性的全面表征与系统评价,提出了一种针对非均质边坡的"多级次"评价方法。这种方法以强度折减理论为基础,首先对岩土体进行多次局部强度折减,得到边坡不同深度、不同岩层控制的多级潜在滑动面;然后运用极限平衡法进行各个潜在滑动面的稳定性计算,即可得到边坡不同深度、不同级次的稳定性系数。这种方法在确定多级滑动面的过程中充分利用了强度折减法客观性的优点,避开了极限平衡方法主观性的缺点,折减所得滑动面更能反映边坡在重力作用下的变形破坏过程,优于滑弧法搜索结果。通过规则模型的验证及实际边坡的应用,证明这种方法对于综合评价非均质边坡的稳定状态是有效的,并可为边坡的治理、监测设计及施工提供指导。
- 肖锐铧王思敬贺小黑张晓平饶枭宇罗斌
- 基于颗粒元模拟的含软弱夹层类土质边坡变形破坏过程分析被引量：32
- 2008年
- 采用基于离散单元法的颗粒元程序,引用平行连接模型,通过数值试验,确定土体细观参数与宏观力学性质的关系,并据此建立含软弱夹层的类土质边坡模型。通过路堑开挖卸荷过程模拟,再现了大变形条件下坡体渐进性破坏的完整过程,并对裂隙的发展演化过程进行实时监测。模拟结果显示,含软弱夹层类土质边坡的破坏过程历经裂隙的形成、扩大、发展直至贯通,最终发生大规模滑移破坏;裂隙从滑坡体前缘和软弱层面开始,范围逐步扩大,呈现典型的类土质边坡的渐进性破坏形式;滑坡发生后,土体结构破坏严重,承载能力大幅下降。边坡滑移过程模拟和最终滑移结果与现场滑坡状况完全吻合,表明该方法适用于类土质边坡变形破坏过程分析及其机理研究。
- 吴顺川张晓平刘洋
- 关键词：滑坡类土质边坡软弱夹层细观参数裂隙渐进性破坏
- 断续节理直剪试验与PFC^2D数值模拟分析被引量：75
- 2008年
- 在以往有关断续节理模型试验和数值模拟的研究基础上,设计不同连通情况和法向应力的断续节理模型材料直剪试验,并采用颗粒流离散元软件PFC2D对模型试验进行全真数值模拟。以贯通节理试样、完整试样的剪应力–应变数值模拟曲线和模型试验曲线吻合作为PFC细观力学参数选取准则,并利用获得的细观力学参数对共面断续节理试样直剪试验进行数值重现。对比分析数值模拟曲线和模型试验曲线,对断续节理受剪贯通的力学机制进行研究。根据模型试验和数值试验的成果,分析断续节理预剪面上应力随剪应变的演化过程,发现剪切过程中的剪胀效应使得岩桥承担更多的压应力,从而提高了岩桥的抗剪强度。对断续节理岩体在直剪加载条件下的破坏机制进行讨论,将整个剪切过程分为线弹性阶段、初裂阶段、峰值阶段、峰后阶段及残余阶段5个阶段。
- 刘顺桂刘海宁王思敬胡波张晓平
- 关键词：断续节理连通率直剪数值模拟岩桥
- 基于BP神经网络的岩土体细观力学参数研究被引量：64
- 2011年
- 目前颗粒流计算方法中所采用的细观力学参数,均需根据岩土体宏观力学参数试验结果反复调试获取,调试效率很低且有较大的盲目性,因此,急需引入一种新方法,建立岩土体宏观力学参数与细观力学参数的关系。基于PFC3D程序,采用BP(back propagation)神经网络方法,建立宏观力学参数与细观力学参数的非线性模型,通过输入宏观力学参数,即可快速、准确地反演岩土体细观力学参数。研究结果表明:(1)根据BP神经网络模型反演确定的细观力学参数,输入数值模型计算其宏观力学参数,结果与试验值相比,精度一般高于90%;(2)当模型最小尺度上的颗粒数RES=10、隐含层含6个神经元时,BP神经网络模型的反演性能最佳。实例计算表明,BP神经网络模型对于岩土体细观力学参数的确定具有良好的反演性能,该方法为颗粒流理论的推广应用提供了新的技术手段。
- 周喻吴顺川焦建津张晓平
- 关键词：BP神经网络宏观力学参数反演
- 煤样巴西劈裂试验中声发射特性的细观模拟被引量：11
- 2014年
- 根据矩张量理论构建了细观尺度上巴西劈裂试验声发射的细观模拟方法.通过试验和计算结果的对比分析,验证了该方法的合理性.该方法可同时给出声发射事件发生的时间、空间、破裂强度等特征,再现试样破裂空间演化规律.研究发现:在达到峰值抗拉强度之前,声发射事件比率和破裂强度较低;在峰值和残余抗拉强度之间,声发射事件比率和破裂强度均较高.声发射事件比率随破裂强度变化近似呈极值分布;在均值至最大破裂强度之间,声发射事件累积比率随破裂强度的降低近似呈指数函数增加.每次声发射事件所包含的微破裂数,随破裂强度的提高而增加,近似呈指数函数关系;声发射事件比率与微破裂数近似呈负指数函数关系.
- 王莉谭卓英周喻张晓平
- 关键词：岩石力学声发射煤
- 隧道锚围岩拉拔模型试验研究及数值模拟被引量：37
- 2009年
- 采用现场模型试验同FLAC3D数值试验相结合进行对比研究。介绍了坝陵河大桥西锚碇1:20、1:30现场模型试验,研究发现锚碇横截面位移呈马鞍型,向两端逐渐收敛,轴线方向呈梯形分布,围岩残余变形率呈V形分布,相同应力水平下,大尺寸模型的监测位移较大。数值试验发现,应力分布具有明显的分段特征,沿锚体呈不对称分布,可能的破坏方式是锚体带动周边一定范围岩体发生塞体状的整体拉剪复合破坏。设计和施工过程中应对显著变形区及破损区内的岩体进行重点加固。
- 胡波赵海滨王思敬刘海宁彭运动刘晓丽张晓平
- 关键词：隧道锚尺寸效应破坏模式
- 岩石节理直剪试验颗粒流宏细观分析被引量：56
- 2012年
- 基于颗粒流理论和PFC程序,在解决建模过程中悬浮颗粒的消除、恒定法向荷载伺服机制的施加、拟静力加载状态的选取等问题后,较为完善地实现岩石节理PFC数值直剪试验,并分别从宏观和细观角度深入探讨节理在直剪试验过程中的力学演化特征和破坏机制。结合已有的节理直剪试验成果,进行室内试验和计算结果的对比分析,验证计算方法的可靠性。研究成果如下:(1)随恒定法向荷载的增大,剪切应力及其峰值时刻的剪切位移增大,节理面上黏结破坏颗粒增多,而剪切阻抗和节理剪胀效应却降低;(2)随剪切位移的增加,节理面上粒间法向接触数不断减少,接触矢量方向逐渐向剪切荷载施加方向偏转,而粒间接触压力不断增大,裂纹不断沿节理面附近产生,破裂频数在剪切应力达到峰值时最为强烈;(3)数值试验得到的剪切阻抗值普遍高于试验值,但减小模型颗粒半径可有效降低计算剪切阻抗值。室内试验和计算结果对比分析表明,新提出的颗粒流计算方法非常适用于岩石节理直剪试验的数值模拟,可为室内节理直剪试验和PFC节理模型细观力学参数选取的深入研究提供有益的参考。
- 周喻MISRA A吴顺川张晓平
- 关键词：节理直剪试验颗粒流理论细观
