最近的一项研究表明, 基于抗转动接触离散元模型的数值三轴仪模拟由于考虑了非球形颗粒的影响, 所以能再现真实颗粒材料室内三轴压缩实验结果, 对岩土工程计算参数确定提供了另一有效途径.

这篇题为《颗粒材料三轴响应的改进离散元模拟》研究论文发表于《中国科学: 物理力学天文学》(英文版)2014年第12期, 该文通过数值三轴模拟再现了真实颗粒材料的三轴压缩和拉伸过程, 从而获得其力学参数. 由中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室李家春研究员担任通讯作者撰写.

在滑坡灾害研究中, 确定岩土颗粒材料力学特性至关重要. 由于地质环境和颗粒物质的复杂性, 颗粒材料力学参数确定十分困难. 该项研究考虑了颗粒形状的影响, 能够模拟一类真实颗粒物质的三轴压缩和三轴拉伸实验, 从而给出力学参数, 为获取地质材料力学特性提供了另一有效途径.

该项研究中将颗粒的非球形影响简化为一个抗转动效应, 对抗转动接触模型作参数化, 既抓住了颗粒介质剪胀的主要力学机制, 又保证了计算效率. 通过与可靠的三轴压缩实验数据比较进行标定的基础上, 计算模拟获得了在不同围压、不同加载路径等工况下颗粒物质三轴加载的力学响应, 从而可确定相应的力学参数.

该方法未来有望考虑颗粒级配、土体含水量等因素的影响, 对滑坡体颗粒介质力学特性作出预测, 为深入了解滑坡机理和工程应用提供科学基础.

研究得到了国家自然科学基金资助项目(批准号: 11432015, 10932012)资助.

来源论文:

WANG XiaoLiang, LI JiaChun. Simulation of triaxial response of granular materials by modified DEM. SCIENCE CHINA: Physics Mechanics & Astronomy, 2014, 57(12): 2297-2308