离散单元法对粒状土的微观特性研究探讨.pdf

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1、JournalofEngineeringGeology工程地质学报1004-9665／2012／20(4)-0607—07离散单元法对粒状土的微观特性研究探讨冰赵学亮①赫建明②董高峰③李腾飞②吴方华④(①东南大学土木工程学院南京210096)(②中国科学院地质与地球物理研究所工程地质力学重点实验室北京100029)(③青海省环境地质勘查局西宁810007)(④锦宸集团有限公司姜堰225500)摘要粒状土的微观结构和微观力学被认为是其宏观力学和体积特性的内在根本因素，近年来得到越来越多的关注和研究。离散单元法作为一种研究颗粒材料的数值模拟计算方法，比试验方法快捷、简便、经济

2、，而且能够容易得到在实验室试验中很难或无法得到的更多重要的微观结构和微观力学的信息，近年来得到越来越多应用。本文介绍了离散单元法对土的微观特性研究的一些最新方法和进展，对数值建模中的一些重要方面如比重(质量)放大、树脂薄膜模拟等方面进行了阐述，对离散单元法在土的微观结构分析(如颗粒旋转、颗粒位移、中尺度孔隙率分布)的一些最新研究作了分析和介绍。分析表明，离散单元法是研究粒状土的微观特性的一个有力工具，可以对土的宏观特性从微观角度得到更好的解释和认识。关键词粒状土离散单元法数值建模微观特性中图分类号：TU457，P642．22文献标识码：ANEWDEVELoPMENTSoF

3、MICRoSCALESTUDYoNGRANULARSoILUSINGDISCRETEELEMENTMETHoDZHAOXueliang①HEJianming②DONGGaofeng③LITengfei②WUFanghua④((~)SchoolofCivilEngineering，SouthEastUniversity，ng210096)(~MyLabofEngineeringGeomechanics，InstituteofGeologyandGeophysics，ChineseAcademyofSciences，Belting100029)(BureauofQinghai

4、EnvironmentalEgologicalProspecting，Xining810007)(④nehenGroupCo．，LTD，fiangyan225500)AbstractMicrostructureandmicromechanicsofgranularsoilshavebeenofinteresttomanyresearchersbecauseoftheirsignificantroleinthemacroscaleresponse．Discreteelementmethod(DEM)isusuallysimpler，faster，andcheaperthan

5、thetraditionalexperimentalmethodandabletoobtainsomeinformationthatisdificultorinaccessibleintheexperimentalmethod．Inthispaper，somenewdevelopmentsofthemicroscalestudyongranularsoilusingDEMarebrieflyreviewed．Someissuesinnumericalmodelingsuchasdensity(mass)scalingandmembraneboundarysimulatio

6、narediscussed．Thenewdevelopmentsonmicrostructurestudysuchasparticlerotationanddis-placementandmesoscalevoidratiodistributionusingDEMareanalyzed．ItisconcludedthatDEMisapowerfultoolthatcancapturethediscretecharacteristicsofthegranularmaterials．KeywordsGranularsoil，Discreteelementmethod，Nume

7、ricalmodeling，Microscalecharacteristic}收稿日期：2011-10—19；收到修改稿日期：2012—07—03．基金项目：国家自然科学基金资助项目(5107903050808043)和江苏省自然科学基金资助项目(BK2008315)第一作者简介：赵学亮，主要从事颗粒材料微观力学和微观结构方面的研究．Xueliang_zhao@yahoo．corn．cn608JournalofEngineeringGeology工程地质学报2012析材料的微观结构变化，从颗粒微观尺度研究粒状1引言材料的特性。