1. 引言 (Introduction)
- 背景:讨论了块体基质岩(bimrocks)的复杂组成以及其力学性质的确定难度,这些岩石由弱土壤基质包围的块体组成,常见于多种工程地质环境中。
- 研究目的:介绍了开发一种新的基于离散元方法(DEM)的数值模拟方法,用于模拟未焊接的bimrocks的力学行为,并探讨块体体积比例(VBP)对这类岩石在单轴压缩和直接剪切测试下的影响。
2. 文献回顾 (Literature Review)
- 研究进展:总结了以往关于bimrocks力学行为的研究,包括现场或实验室实验、合成样品的实验室实验和数值建模。
- 研究分类:将研究分为三个主要类别:实地或实验室对真实样品的实验、合成样品的实验室实验和数值建模。
- 研究局限:指出了现有研究的局限性,包括样品制备的困难和实验成本。
3. 数值建模方法 (Numerical Modelling Approach)
- 模型开发:介绍了基于DEM的数值模拟方法的开发,该方法考虑了三种不同类型的接触:基质-基质、基质-块体和块体-块体。
- 模型验证:通过与物理实验(由基石膏粘结的玻璃珠块体)的结果比较,验证了数值模型的有效性。
- 参数影响:探讨了VBP对单轴压缩强度(UCS)和内聚强度的影响,以及摩擦强度的变化。
4. 模型校准 (Model Calibration)
- 基质颗粒属性:校准了基质颗粒和基质-基质接触的微观属性,通过单轴压缩、直接剪切和直接拉伸实验。
- 块体-基质接触属性:校准了块体-基质接触的微观属性,以复现单轴压缩测试的结果。
5. 验证研究 (Validation Study)
- 单轴压缩测试:通过与物理实验的比较,验证了数值模型在不同VBP下的单轴压缩测试结果。
- 直接剪切测试:模拟了不同正常应力下的直接剪切测试,并与物理实验结果进行了比较。
6. 结果 (Results)
- 单轴压缩结果:展示了不同VBP下数值实验的应力-应变曲线和单轴压缩强度(UCS),并与物理实验结果进行了比较。
- 直接剪切结果:展示了不同VBP和正常应力下数值直接剪切测试的结果,并与物理实验结果进行了比较。
7. 讨论 (Discussion)
- 单轴压缩测试讨论:分析了VBP对裂纹扩展机制的影响,以及VBP如何改变bimrocks的破坏模式。
- 直接剪切测试讨论:讨论了VBP对剪切强度的影响,以及块体-基质接触强度属性对剪切行为的影响。
8. 结论 (Conclusions)
- 研究贡献:总结了研究的主要发现,包括VBP对bimrocks力学行为的影响,以及DEM模拟方法的有效性。
- 未来研究方向:提出了未来研究的建议,包括对块体属性(如脆性)对bimrocks剪切强度影响的进一步研究。
参考文献