“宏微观岩土力学与岩土技术国际研讨会”论文征集

"宏微观岩土力学与岩土技术国际研讨会"将于2010年10月10日在上海市举行。本次会议由国际土力学与岩土工程学会TC35分会和中国土木工程学会主办,旨在对宏微观土力学与岩土技术进行国际间学术交流、研讨,反映土的宏微观特性、离散单元法数值模拟、     

应用离散单元法对二维流化床内流态进行数值模拟研究

采用基于颗粒轨道模型的欧拉-拉格朗日数值模拟方法,将广泛应用于岩土力学中的离散单元法DEM (Distinct Element Method)引入流体力学中以计算颗粒与颗粒之间的作用力,同时考虑颗粒与流体间的相互作用(双向耦合),对二维流化床进行数值模拟,结果与实验观察到的现象基本一致,预示着离散单元法在密相气固两相流数值模拟研究中具有广阔的前景.     

多孔陶瓷材料力学特性的离散单元法定量模拟

本文基于离散单元法,模拟研究了多孔陶瓷在拟静态加载条件下的力学响应特性.在数值试样制备上,采用各向同性压缩的方式获取不同固含率的数值试样,然后基于Coble烧结模型计算微观颗粒之间的接触尺寸.为考虑多体作用下固体键之间的空间耦合效应,对经典的Hertz接触模型进行了修正,引入了一反映晶粒间接触尺寸和晶粒间空间几何排列特性影响的校正因子.随后以部分烧结三氧化二铝陶瓷材料为研究对象,检验了所建立的离散单元法数值模拟方法的定量预测能力.模拟结果表明,所预测的有效杨氏模量和断裂强度与文献报道的实验数据能很好地定量吻合;对于含大孔洞的部分烧结三氧化二铝陶瓷材料的模拟结果表明,无论是孔洞之间的相互作用特性,还是孔洞排列型式对材料有效杨氏模量和断裂特性的影响,模拟结果都能与文献报道的理论分析结果和有限元分析结果定量吻合.这些定量对比结果表明,本文建立的离散单元法数值模拟方法,可以用来定量地预测多孔陶瓷的力学特性.     

覆岩离层的计算机仿真

针对实体模型，利用离散单元法研究覆岩离层的产生与发展过程，论述了离散单元法的原理、多数的选择以及离散元模型建立的方法。计算机模拟结果表明，离层是普遍存在的客观现象，从产生到消失是一个复杂的时空过程。     

碎石桩单桩受荷模型试验的离散单元法数值模拟

为了克服连续介质模型无法有效反映碎石散体特性的缺陷,将碎石桩视为凸多边形离散块体集合,桩周软土视为理想弹塑性材料,采用二维离散单元与有限差分耦合数值方法建立了软土地基中碎石桩单桩竖向受荷模型,对碎石桩单桩受荷变形破坏及桩土相互作用全过程进行了模拟,通过荷载-沉降曲线、桩体及土体变形场应力场讨论了碎石桩单桩承载破坏机制.数值模拟结果与室内模型试验实测的荷载-沉降曲线、桩体鼓胀变形吻合良好,验证了本文数值模型的合理性.利用离散单元法建立的碎石桩模型无需复杂的本构模型假设便能较好地反映其鼓胀变形和失稳特性,同时讨论了模型的不足与有待进一步研究的问题.     

平衡悬架钢板弹簧模型的建立与仿真

为更好分析重型卡车平衡悬架钢板弹簧的性能,应用离散梁单元方法创建了某重型卡车平衡悬架钢板弹簧的多体动力学模型,解决了重型卡车平衡悬架钢板弹簧大变形、接触非线性以及干摩擦等问题。通过调整离散梁单元的各项参数,得出了与实际钢板弹簧的垂向刚度变化和迟滞特性一致的模型。研究结果表明采用离散梁单元法建立的平衡悬架钢板弹簧模型能更真实、可靠地反映钢板弹簧的特性,也为整车动力学模型的建立提供了既准确又方便的平衡悬架钢板弹簧模型。     

考虑颗粒形状的离散元法在岩土工程中的应用进展

随着计算条件的不断发展,颗粒离散元方法在岩土工程数值分析中已有一定应用。在真实条件下,颗粒形状往往较为复杂,因此对复杂颗粒形状的模拟在研究岩土颗粒材料物理力学特性中至关重要。简要阐释了目前颗粒离散元法在岩土工程中的应用现状,并重点分析了离散元模拟颗粒形状的两方面：模拟典型颗粒形状,模拟真实颗粒形状;同时根据已有研究总结离散元模拟颗粒形状方法存在的一些问题,提出颗粒形状模拟在岩土工程中的应用前景。     

基于有限体积法求解FGM动态响应及固有特性

采用有限体积法研究功能梯度材料(FGM)的动态响应及固有特性.基于交错非结构有限体积方法离散弹性动力学方程,通过显格式推进求解离散方程.加速度、速度及位移定义在网格节点上,物性参数定义在网格单元中心.采用双线性四边形单元和常应变三角形单元处理混合网格问题.数值模拟FGM试件的动态响应及固有频率,结果表明所提方法可以有效地模拟功能梯度材料动态响应及固有频率.     

矿山边坡破坏机制的离散单元法模拟

用离散单元法对磐石镍矿下盘边坡的变形和破坏机制进行了模拟,考虑了坡体中裂隙水的影响,并编制了相应的计算程序和后处理程序。研究表明,离散单元法的模拟结果与现场岩移监测结果基本一致,说明离散单元法在节理边坡岩体变形和破坏机制的研究中具有广阔的应用前景。     

岩土类摩擦材料单元力学模型探讨

根据岩土类摩擦材料的特性,基于力学基本原理,建立岩土类摩擦材料的单元力学模型.有限元对比计算结果表明,考虑摩擦的单元模型比较符合工程实际.     

基于离散元的流固耦合方法在工程中的应用

该文简要介绍了基于离散元的流固耦合方法的基本原理,在工业生产、工程建设等中的应用,阐述了采用基于离散元的流固耦合方法进行数值模拟在处理实际问题时的可行性和优越性,最后对基于离散元法的流固耦合在工程中的更广泛应用做出了总结和展望。     

DEM地形描述误差空间结构分析

首先提出ＤＥＭ（ＤｉｇｉｔａｌＥｌｅｖａｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ）地形描述误差的提取方法,通过误差地图以及量化研究方法,揭示ＤＥＭ误差的空间分布规律,试验结果显示：误差地图是实现ＤＥＭ误差可视化的有效方法;ＤＥＭ地形描述误差具有很强的空间自相关性,自相关值随地形复杂度与ＤＥＭ分辨率的改变而有规律的变化。     

核岩土环境工程问题及研究现状

核废料地下贮置问题是环境岩土工程的一个重要分支。本文通过核贮置环境系统分析 ,提出了核环境岩土问题研究的 6种主要形式 ;对国内外研究现状进行了阐述 ;为研究防止核废料污染进入生物圈影响人居环境提供了有效方法依据 ,并对核废料贮置选址、设计具有重要理论和实际意义。     

基于DEM的两层结构夹层玻璃冲击破坏特性研究

使用自主开发的三维离散元方法(DEM)仿真分析软件,研究了普通夹层玻璃和两层结构夹层玻璃的冲击破坏特性.假定基本等厚的普通夹层玻璃板和两层结构夹层玻璃板均被四周固定,一高速刚性冲击子撞击普通夹层玻璃任一侧的中心和两层结构夹层玻璃两侧的中心.利用三维DEM分别对以上三种情况的冲击破坏过程进行数值模拟,获取各种情况下的冲击子最大冲击力和贯穿能.研究结果表明:作为汽车前挡玻璃,两层结构夹层玻璃比普通夹层玻璃具有更好的安全性.     

隧道施工地层危险性评估模型研究

随着交通基础设施建设的大规模展开,对隧道工程需求量越来越大,隧道施工中的安全和风险控制问题变得更加突出。不利地层条件一直是影响隧道施工安全和风险的关键因素。利用相互作用矩阵确定各个主要地层参数的相对权重,采用概率方法和Monte Carlo模拟技术处理地层参数取值的不确定性,提出地层危险性指数计算公式和地层危险性等级划分方法,建立隧道施工地层危险性评估模型,并对不同地层危险性等级隧道施工风险管理的原则性对策提出建议。     

基于无人机激光雷达技术的开采沉陷监测方法与参数反演

矿区开采沉陷监测与预测对于煤炭安全生产来说至关重要,目前煤矿地表沉陷监测的主流手段均有一定的局限性,存在精度与效率不能兼得的问题。利用无人机激光雷达(unmanned aerial vehicle lidar, UAV LiDAR)技术可以实现矿区地表三维点云的快速获取,建立多期数字高程模型(digital elevation model, DEM),两期DEM相减即可得到沉陷盆地,具有高效高精的特点。对无人机激光雷达地表沉陷监测的原理流程和概率积分预计参数动态反演方法进行了分析讨论,以内蒙古唐家会煤矿为例,设计了无人机激光雷达飞行方案,采集了两期激光点云数据,并对实测数据进行了组合解算、融合、滤波,建立两期DEM,求取了观测时间段内的地表下沉盆地,并进行了全盆地动态反演,得到测区概率积分预计参数。结果表明：DEM精度分别为34 mm和37 mm;下沉盆地精度为50 mm,结果对于煤矿开采沉陷监测与预测来说是相对可靠的,为无人机激光雷达应用于地表监测提供了案例。     

An elastic mechanics model and computation method for geotechnical material

岩土材料内摩擦性质是岩土的基本力学性质之一,无论岩土处于何种受力状态,都应考虑岩土体的内摩擦力。然而,至今只有岩土极限分析与塑性力学中考虑岩土体的内摩擦力,而在弹性理论与能量理论等诸方面均未体现。认为岩土体无论是处于塑性状态还是弹性状态,都存在着内摩擦力,为此建立岩土材料弹性力学的摩擦体力学单元。基于土体试验提出黏聚力先发挥,摩擦力随变形逐渐发挥,并假设摩擦因数与应变成正比,由此确定摩擦力的计算,最后仿效线弹性力学计算方法,但此时摩擦体的剪切模量G已非常数,从而形成摩擦体的非线性弹性力学计算方法。算例表明,按该方法计算出的弹性地基上的位移和剪应力小于传统方法计算出的位移和应力值,这比较符合实际情况,表明采用摩擦体力学单元对岩土材料是合适的。     

基于DEM的流域特征提取及应用

依据数字高程模型(DEM)提取流域特征信息的基本原理,对DEM在非点源污染研究领域的应用进行了有益的探索.应用密云水库北部流域的DEM进行了流域的刻划及SWAT模型运行单元水文响应单元(HRUs)的生成,在集水区面积阈值为2 km2的水平上得到的流域水系主河道与实际水分有最大相似性,共生成310个子流域和594个HRUs.从DEM刻划结果准确性的检验等3个方面讨论并总结了应用结果.