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降雨作用下砂土边坡失稳破坏触发机制宏细观研究: 2025年; 降雨诱发强渗透性土质边坡失稳破坏通常始发于坡脚部位,但其触发机制一直尚未明晰。通过开展降雨边坡模型试验,并结合计算流体力学-离散元(computational fluid dynamics-discrete element method,简称CFD-DEM)流固耦合数值模拟,捕捉引发边坡的初始微小变形和整体宏观渐进性损伤变化,提取降雨前后坡脚敏感部位的应力路径和土颗粒接触力链,从细观角度揭示了降雨诱发土质边坡失稳破坏的触发机制。结果表明:降雨前,坡脚是整个边坡的敏感部位,呈现出应力集中状态。降雨后,雨水入渗并在坡脚处产生最大渗流速度,坡脚处大颗粒间通过骨架作用形成的力链拱形态逐渐被减弱。降雨触发土质边坡失稳破坏的本质在于较大的渗流力不断冲蚀坡脚处土颗粒间原本稳固的接触力链,使其以群体运动的方式发生由外向内渐进性减弱―断裂―消失。坡脚破坏触发后,颗粒间接触力链损伤区域明显大于位移塑性区(或剪切带),靠近坡面的土体应力迅速从高应力转变为低应力,后期因土体颗粒继续滑移滚动,土体应力状态又呈波动性逐渐增加,整个过程中坡脚处应力路径最长。边坡滑移后易在滑移面后边缘形成应力集中的力链拱形态,突显出边坡破坏后具有一定的自稳能力。; 宋享桦肖衡林倪化勇谭勇; 关键词：触发机制土质边坡细观研究

恒刚度边界下加锚节理岩体剪切行为宏细观研究: 2025年; 为探究深部地下工程中加锚节理岩体的剪切特性,本文开展了恒刚度边界条件下加锚节理岩体的直剪试验,探究了不同节理面粗糙度、法向刚度和初始法向应力对加锚节理岩体剪切力学特性的影响,并结合PFC数值模拟,分析了不同锚杆弹性模量影响下锚固体系的宏观力学特性和细观裂纹变化特征.结果表明:节理面粗糙度对剪切强度影响显著,粗糙度越大,剪切强度越高;锚杆可提高试样的整体抗剪强度,但法向刚度和初始法向应力对锚杆的锚固效果有不同的影响,存在最优范围;试件内部裂纹以张拉裂纹为主,随着锚杆弹性模量的增加,锚固体的峰值剪切强度和内部裂纹数量都呈现增加趋势,但增加速率在变小;锚杆内部剪切应力曲线和轴向应力曲线变化相似,与锚杆弹性模量有明显关系,弹性模量越大,应力增长越剧烈,达到屈服强度后增加变得十分缓慢.; 王天保朱训国夏洪春张传庆郭利军; 关键词：直剪试验力学特性

基于显微镜观测的不同钙源下微生物固化砂强度提升机理的宏细观研究: 2025年; 微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术是一种新兴的土体加固技术,而添加不同钙源后固化效果截然不同。选取氯化钙、乙酸钙和乳酸钙作为胶结液钙源,基于数码显微镜观测,结合测定破坏后试件不同部位的碳酸钙含量,总结不同钙源下浸泡法固化试件中碳酸钙的分布规律,从细观角度分析不同钙源产生不同晶型碳酸钙的分布差异,综合分析由不同钙源诱导生成的不同晶型碳酸钙在试件中的宏细观分布对试件强度的影响。试验结果表明:不同钙源下生成的碳酸钙的细观沉积存在差异,氯化钙和乳酸钙为钙源时,主要在颗粒孔隙间沉积,而乙酸钙为钙源时,则主要在颗粒表面沉积;乙酸钙在颗粒表面生成的无效沉积碳酸钙并非完全无效,而是为颗粒提供摩擦力,碳酸钙含量较高时试件同样具有较高强度。; 刘超凡杜强杜强刘旭梅; 关键词：钙源无侧限抗压强度晶型

土工格栅加筋碎石复合体作用机理细观研究: 现有重载铁路多为采用高强度级配碎石的有砟道床。当列车通过时,荷载通过道砟间刚性接触传递,传递过程中,易使道砟层产生劣化变形。土工格栅作为常用的加筋材料作用于道砟填料时,能够明显提升道床承载力,减少结构变形。目前关于土工格...; 王有为; 关键词：大型三轴试验土工格栅级配碎石细观组构加筋机理

全断面隧道掘进机滚刀破岩机理的细观研究: 2024年; 【目的】现有全断面隧道掘进机滚刀破岩数值模拟研究通常集中于宏观层面,关注载荷、岩碴和比能等观测指标,因此,加强对TBM滚刀破岩机理的细观研究具有重要意义。【方法】针对新疆引额供水二期输水工程喀双段遇到的花岗岩,使用颗粒离散元方法,构建平刃滚刀竖向侵入硬岩二维仿真模型,研究了刀下压密区及其附近岩石中的颗粒接触对数与链环分布规律,探讨了链环分布和维数变化与岩石裂纹发展之间的关系。【结果】1)接触链环的维数变化直接影响着刀下压密区细观结构,进而影响着滚刀破岩效果;2)当接触链环维数从低到高变化时,刀下压密区承载能力下降;3)高维接触链环空隙面积增大引起了压密区扩容;4)接触链环维数从低到高的变化是裂纹萌生的内在原因。【结论】本研究揭示了TBM滚刀破岩过程中岩石破碎的细观机理,可为TBM滚刀设计与掘进参数优化提供理论支撑。; 陈小红黄雨枫倪志华郑加星耿麒; 关键词：细观机理链环

火山土的力学特性与破碎机制的宏细观研究: 火山土是一种源于火山岩浆喷发并冷凝沉积于地表形成的一种特殊性土体。其显著的特征在于其土颗粒内部分布有内孔隙,这导致了土体在较低的外力作用下,就很容易发生颗粒破碎现象。这一特征改变了火山土的级配与力学性质表现,导致以火山土...; 刘潇阳; 关键词：力学特性

考虑箍筋与CFRP布相互作用的CFRP布加固RC梁受剪承载力细观研究被引量：1: 2024年; 为揭示CFRP布加固RC梁剪切破坏机理,采用同时考虑混凝土材料细观非均质性、钢筋与混凝土相互作用、CFRP布与混凝土相互作用的数值模拟方法,建立CFRP布加固RC梁三维细观数值分析模型。分析了箍筋、CFRP布及其相互作用对梁剪切破坏的影响,建立了CFRP布加固RC梁截面名义抗剪强度修正计算式。研究表明:梁受剪承载力随配箍率(0%、0.2%、0.5%、0.8%)和配纤率(0%、0.066 8%、0.133 6%、0.267 2%)增大均有不同程度提高,但提高幅度随配箍率和配纤率增加而减小;箍筋应变和CFRP布应变均与主斜裂缝位置紧密相关,越靠近主斜裂缝位置的应变越大,且峰值应变随配箍率和配纤率增加而减小,当配纤率由0.066 8%增至0.267 2%时,CFRP布应变降低了45.9%,当配箍率由0.2%增至0.8%时,CFRP布应变减小了30.6%;箍筋和CFRP布之间存在不利相互作用,其对梁的剪切贡献不能简单叠加;建立的考虑配箍率、配纤率及其相互作用影响的CFRP布加固RC梁截面名义抗剪强度修正计算式计算值与试验值的误差小于20%,较为准确合理,可用于预测CFRP布加固RC梁的受剪承载力。; 金浏张江兴李冬杜修力; 关键词：配箍率细观分析

单调剪切作用下粉砂-结构物接触面受力变形特性的宏细观研究: 2024年; 为探究粉砂-结构物剪切过程中接触面受力变形特性及剪切带形成特征,采用自行设计的半模直剪仪进行不同法向应力、结构物粗糙度及含水率条件下的粉砂-结构物单调剪切试验,并通过数字照相变形量测技术(DPDM),分析剪切带内位移场与应变场规律。再结合PFC2D揭示剪切过程中细观颗粒运移与孔隙变化规律对剪切带形成特征的影响。结果表明:(1)粉砂-结构物剪切过程中粉砂剪应力-剪切位移曲线分为线性增长、缓慢增长、趋于稳定三个阶段,峰值剪应力随法向应力、结构物粗糙度增大而增大,随砂样含水率增大而减小;(2)通过分析砂样位移场与应变场,发现在接触面上方砂样内形成一条中间宽两端窄的剪切带;(3)PFC2D模拟粉砂-结构物单调剪切试验表明,剪切带形成特征受接触面颗粒运移影响,剪切带内距离接触面较近的颗粒位移与速度变化大,距离接触面较远的颗粒位移与速度变化小,砂样不同部位处颗粒运移位移与速度变化不同是导致剪切带中间宽两端窄的根本原因;(4)粉砂-结构物单调剪切过程中砂样空间内孔隙率不同,其中与接触面距离较近且位于中部的砂样孔隙最小,这印证了剪切带的形成特征。; 闫晓妍杜强杜强; 关键词：粉砂剪切带位移场应变场

含水率对非饱和土剪切破坏行为影响细观研究: 2024年; 含水率是决定非饱和土抗剪强度的重要因素.利用室内直剪试验及PFC3D模拟,对一定含水率(16%~24%)非饱和土直剪破坏过程中的演化机制进行研究.试验结果表明,当法向应力等其他条件不变时,非饱和土抗剪强度及黏聚力随含水率提升均逐渐减小;相同条件下,层面区域颗粒发生滚动和滑移的数量随含水率提升而增多,当非饱和土含水率达到24%时剪切带宽度在(17~19)d50之间,为16%含水率非饱和土剪切带宽的1.63倍;含水率对非饱和土黏结破坏数量与总黏结量的比值影响较大,且此影响与剪切带的形成及演化具有同步性.该研究可在非饱和土宏观直剪试验中较为精准地展现细观破坏特征,并为岩土力学仿真提供可供参考的依据.; 陈铭潇尹超韩炳鑫孟维庆王伟; 关键词：非饱和土含水率离散元法直剪试验

基于统一相场理论和内聚力模型的钢纤维混凝土损伤破坏细观研究: 2024年; 钢纤维已成为土木工程中应用需求不断增长的增强材料,因而钢纤维混凝土(steel fiber reinforced concrete,SFRC)的损伤、断裂也是工程中亟需解决的关键问题。基于最新提出的统一相场理论和内聚力模型,建立由钢纤维、骨料、砂浆及界面过渡区构成的SFRC细观有限元模型并结合试验予以验证。针对单轴拉伸、三点弯曲等工况,考察钢纤维掺量和长度、骨料形状、初始切口缺陷等因素对SFRC抗拉和抗折性能的影响,对SFRC的力学性能及损伤破坏机理进行研究。结果表明:基于相场损伤模型和内聚力模型建立的SFRC细观有限元模型具有较好的准确性和可靠性;SFRC抗拉强度受钢纤维掺量的影响较大,在掺量取2%时性价比较高,比0.5%掺量时约提高34.2%,骨料形状和钢纤维长度的影响较小;SFRC抗折强度受钢纤维掺量及切口深度的影响较大,掺入0.2%、0.35%和0.5%的钢纤维使SFRC切口梁承载力分别提高了20.7%、38.9%和63.7%,相比切口深度为25 mm的SFRC切口梁,切口深度为40 mm和55 mm的SFRC切口梁承载力分别降低了19.9%和39.8%。供钢纤维混凝土工程分析和设计参考。; 王辉明单禹宁吴国政

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