發(fā)布時(shí)間：2020-05-31 03:23

【摘要】：顆粒材料是復(fù)雜的無序堆積的顆粒填充系統(tǒng)。顆粒填充系統(tǒng)及相關(guān)問題常常出現(xiàn)在工程地質(zhì)災(zāi)害、化學(xué)化工工程、環(huán)境工程、巖土工程和交通運(yùn)輸?shù)雀鱾�(gè)領(lǐng)域。這些自然科學(xué)以及工程問題的解決與否,取決于人們對顆粒材料基本力學(xué)性質(zhì)的認(rèn)知程度。粘性顆粒堆積體是我們?nèi)粘Ｉ钪凶畛Ｒ娡瑫r(shí)又十分重要的一類顆粒物質(zhì),顆粒材料往往會(huì)由于靜電力、水分子、粘結(jié)膠體等各種因素,使顆粒之間發(fā)生黏聚現(xiàn)象。所以在自然界完全沒有粘結(jié)力的干顆粒材料基本上是不存在的。如自然界中的砂石堆積體中常常會(huì)有水分子的存在,使其具有粘結(jié)效應(yīng);粘性土材料由于其本身就是一種粘結(jié)膠體,所以它堆積形成的邊坡也會(huì)出現(xiàn)粘結(jié)的現(xiàn)象。在人們對尋求解決粘性顆粒填充系統(tǒng)的相關(guān)問題的解決方法的時(shí)候,研究人員對粘性顆粒物質(zhì)進(jìn)行了大量的理論和實(shí)驗(yàn)研究,因?yàn)槠湫再|(zhì)的復(fù)雜性,盡管已經(jīng)有了不少研究成果以及工程上問題的解決,但是迄今為止并沒有哪一種力學(xué)理論或分析方法可以完全的概括粘性顆粒材料的復(fù)雜性質(zhì)并解決粘性顆粒填充系統(tǒng)相關(guān)的工程問題。目前,國內(nèi)外學(xué)者利用塊體離散元和顆粒離散元法對巖體及邊坡穩(wěn)定性問題進(jìn)行了大量的研究,并取得了一定的研究成果。隨著研究的進(jìn)行,其研究內(nèi)容和進(jìn)程出現(xiàn)了瓶頸,關(guān)于土顆粒堆積體的研究往往只局限于顆粒堆積體坍塌和邊坡失穩(wěn)的宏觀參數(shù)的研究中,而其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是如何影響宏觀動(dòng)態(tài)響應(yīng)的卻鮮有研究對其進(jìn)行分析和探討。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論作為21世紀(jì)新興的數(shù)學(xué)分析工具,復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)工具在分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)宏觀響應(yīng)的內(nèi)在原因具有強(qiáng)大的功效。在顆粒材料研究領(lǐng)域,現(xiàn)階段復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的分析方法僅用于分析密實(shí)顆粒填充體試樣壓縮過程,而從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)視角對濕土顆粒堆積體坍塌或失穩(wěn)過程中接觸力網(wǎng)絡(luò)的演化分析的研究還較少。本文采用顆粒離散元方法對粘性顆粒堆積體進(jìn)行建模計(jì)算,并引入復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對粘性顆粒堆積體的宏觀動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行分析和研究,嘗試用網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的演化規(guī)律來描述堆積體坍塌或失穩(wěn)過程,利用網(wǎng)絡(luò)參數(shù)對坍塌或失穩(wěn)進(jìn)行預(yù)測。本研究的主要工作有:1、本文首先應(yīng)用顆粒離散元軟件EDEM構(gòu)建了自然堆積狀態(tài)下濕卵石顆粒堆積體以及巖質(zhì)邊坡的離散元模型,模擬其在自重作用和外荷載作用的坍塌和失穩(wěn)過程。得到粘性顆粒堆積體的宏觀響應(yīng),分析其宏觀物理參數(shù)的變化規(guī)律。2、我們對自重作用下的濕卵石顆粒堆積體與外荷載作用下的巖質(zhì)邊坡土顆粒力鏈動(dòng)態(tài)拓?fù)涮匦苑謩e進(jìn)行了計(jì)算和分析,將粘性顆粒的顆粒中心看作接觸力鏈網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)、兩兩接觸并存在正向接觸力的兩個(gè)顆粒的連線視為網(wǎng)絡(luò)的邊,以此來構(gòu)建粘性顆粒堆積體接觸力鏈網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型。對于所構(gòu)建的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò),本文使用pajek接觸力鏈網(wǎng)絡(luò)中的三個(gè)重要參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算:度、聚類系數(shù)和平均最短路徑。通過分析這些網(wǎng)絡(luò)參數(shù)在粘性顆粒堆積體坍塌或失穩(wěn)過程中的演化規(guī)律,來表征顆粒內(nèi)部的接觸力鏈網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。3、然而,僅僅是分析顆粒系統(tǒng)的介觀結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,將顆粒堆積體的宏觀響應(yīng)和顆粒系統(tǒng)的介觀結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)聯(lián)系在一起。用介觀結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)來描述顆粒堆積系統(tǒng)在自重下和外荷載作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。用力鏈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的拓?fù)鋮?shù)量化和表征粘性顆粒堆積體破壞和坍塌過程。
【圖文】：

如雪山、邊坡，如圖1.1 和 1.2 所示。雪崩具有很強(qiáng)的突然性、運(yùn)動(dòng)速度快、破壞力大。邊坡失穩(wěn)會(huì)摧毀大片森林和植被，，掩埋居民住房和建筑物，破壞公路鐵路等交通線路，摧毀公共通訊設(shè)施和車輛；甚至?xí)䦟?dǎo)致河流的堵塞，引發(fā)區(qū)域性的臨時(shí)漲水；同時(shí)，它還能引起山體滑坡以及泥石流等可怕的自然現(xiàn)象和災(zāi)害。邊坡失穩(wěn)以及與之相關(guān)的次生災(zāi)害給我國基礎(chǔ)建設(shè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生命財(cái)產(chǎn)安全帶來極大的威脅。邊坡失穩(wěn)破壞輕則造成人們正常的生產(chǎn)作業(yè)中斷、建筑物和居民住房的破壞，重則造成人民的生命傷亡以及城鎮(zhèn)生活區(qū)破壞和淹沒。這些粘性顆粒堆積體常常在自重及外荷載作用下發(fā)生坍塌或失穩(wěn)破壞。圖 1.1 雪崩發(fā)生時(shí)雪堆積體的運(yùn)動(dòng)（來自互聯(lián)網(wǎng)）

圖 1.2 滑坡時(shí)土體運(yùn)動(dòng)（來自互聯(lián)網(wǎng)）粒填充體屬于非線性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，具有非線性結(jié)構(gòu)存在的基般處于非均勻分布狀態(tài)。當(dāng)堆積體受到外部擾動(dòng)時(shí)，顆粒的自組織形式對重力作用、集中力、均布荷載、沖擊作用隨著科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，尤其是基于離散元理論的分析模許多學(xué)者進(jìn)行了關(guān)于顆粒堆積體的研究，研究的成果肯定為研究對象時(shí)，所具有的工程應(yīng)用價(jià)值和基礎(chǔ)科學(xué)意義。，決定了其對外荷載的力學(xué)響應(yīng)。所以將顆粒堆積體內(nèi)在宏觀響應(yīng)聯(lián)系起來，對推動(dòng)顆粒物質(zhì)的工程性能的研究，
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU43

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王麗君;鄭志龍;鐘俊輝;;某高速公路古滑坡堆積體穩(wěn)定性分析及防治措施[J];巖土工程技術(shù);2019年06期

2 成永剛;李樹鼎;袁泉;;川藏高速公路高位堆積體病害分析與防治[J];水利與建筑工程學(xué)報(bào);2018年05期

3 雷先順;沈銀斌;朱大勇;劉誠;;碎屑流模型試驗(yàn)研究[J];合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2016年10期

4 郝鵬;曾榮福;王蒙;唐騰飛;;滑坡堆積體穩(wěn)定分析及工程治理研究[J];紅水河;2016年05期

5 李小波;吳莉;吉華偉;;某水電站壩前堆積體成因機(jī)制分析及穩(wěn)定性評價(jià)[J];四川水力發(fā)電;2014年06期

6 魏寶龍;徐衛(wèi)亞;王如賓;;降雨條件下某滑坡堆積體穩(wěn)定性研究[J];三峽大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2015年02期

7 王雪松;申衛(wèi)博;謝永生;陳曦;丁亞東;馬洪超;;贛北地區(qū)工程堆積體侵蝕水動(dòng)力機(jī)理研究[J];水力發(fā)電學(xué)報(bào);2015年11期

8 張俊柯;;汶川縣芤山村古堆積體特征及成因分析[J];城市地理;2017年06期

9 易祥成;;抗滑樁在治理堆積體滑坡中的應(yīng)用[J];中國高新技術(shù)企業(yè);2014年24期

10 王自高;胡瑞林;張瑞;徐文杰;;大型堆積體巖土力學(xué)特性研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào);2013年S2期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 胡瑞林;張小艷;馬鳳山;張路青;李志清;高瑋;王杰;孫永帥;;西藏樟木堆積體結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性[A];中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所2014年度（第14屆）學(xué)術(shù)年會(huì)論文匯編——工程地質(zhì)與水資源研究室[C];2015年

2 孫興偉;林金洪;;西藏大古水電站冰水堆積體穩(wěn)定性研究[A];2015年全國工程地質(zhì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2015年

3 王文忠;杜健;;阿海水電站混合堆積體穩(wěn)定性計(jì)算分析[A];2011年全國工程地質(zhì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

4 孫紅亮;劉建;;高密度電法在冰磧堆積體勘察中的應(yīng)用[A];中國水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)地質(zhì)及勘探專業(yè)委員會(huì)中國水利電力物探科技信息網(wǎng)2012年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2012年

5 鄭克勛;萬進(jìn)年;;北盤江中游馬馬崖一級水電站庫首補(bǔ)朗堆積體地質(zhì)條件及成因研究[A];高壩建設(shè)與運(yùn)行管理的技術(shù)進(jìn)展——中國大壩協(xié)會(huì)2014學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2014年

6 羅小峰;韓政;路川藤;張功瑾;丁偉;;靜水條件下拋泥堆積體形態(tài)特征研究[A];第十九屆中國海洋（岸）工程學(xué)術(shù)討論會(huì)論文集（下）[C];2019年

7 王喚龍;孫毅;周德培;肖世國;;紅層堆積體高邊坡坡體結(jié)構(gòu)及變形規(guī)律[A];第十一次全國巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)大會(huì)論文集[C];2010年

8 李紅剛;晏鄂川;程江濤;雷東;;庫區(qū)移民城鎮(zhèn)棄碴堆積體穩(wěn)定性評價(jià)及其防護(hù)設(shè)計(jì)[A];中國地質(zhì)學(xué)會(huì)工程地質(zhì)專業(yè)委員會(huì)2007年學(xué)術(shù)年會(huì)暨“生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)工程地質(zhì)”學(xué)術(shù)論壇論文集[C];2007年

9 郭朝旭;;松散滑坡堆積體降雨入滲過程的實(shí)驗(yàn)研究[A];山地環(huán)境與生態(tài)文明建設(shè)——中國地理學(xué)會(huì)2013年學(xué)術(shù)年會(huì)·西南片區(qū)會(huì)議論文集[C];2013年

10 吳述_g;;某水電站研究河段巨型堆積體穩(wěn)定性及工程影響初步研究[A];貴州省巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)2010年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 本報(bào)記者 王代林;映汶高速映秀隧道已掘進(jìn)747米[N];四川日報(bào);2010年

2 記者 熊蕊　實(shí)習(xí)記者 吳敏;抓好廣元堡應(yīng)急排險(xiǎn)工作的推進(jìn)和落實(shí)[N];雅安日報(bào);2013年

3 記者 陳瑜;“蛟龍”號(hào)探秘南海北部高速堆積體[N];科技日報(bào);2017年

4 王生偉;盡心盡責(zé)為村民[N];廣元日報(bào);2010年

5 記者 李秋怡;開始最后的“大掃除”[N];四川日報(bào);2008年

6 本報(bào)記者 李夢媛　段玉清;48公里映汶高速 23次飛越岷江[N];四川日報(bào);2012年

7 記者 王建新;西藏易貢災(zāi)區(qū)搶險(xiǎn)工作加緊進(jìn)行[N];人民日報(bào);2000年

8 本報(bào)記者 張瀟瀟　肖瑜;誓將天險(xiǎn)變通途[N];四川政協(xié)報(bào);2010年

9 國土資源部地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急技術(shù)指導(dǎo)中心 殷志強(qiáng);以史為鑒 治理地災(zāi)[N];中國國土資源報(bào);2016年

10 吳楚瞳;北川震后“飛”來一座山[N];西部時(shí)報(bào);2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 牛耀彬;降雨和上方來水條件下工程堆積體土壤侵蝕特征研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2019年

2 黃俊;納米顆粒堆積體的熱傳導(dǎo)特性研究[D];武漢大學(xué);2019年

3 劉毅;三峽庫區(qū)萬州區(qū)堆積體滑坡地下水響應(yīng)及穩(wěn)定性研究[D];中國地質(zhì)大學(xué);2018年

4 王自高;西南地區(qū)深切河谷大型堆積體工程地質(zhì)研究[D];成都理工大學(xué);2015年

5 甘建軍;汶川地震區(qū)大型堆積體變形破壞模式及穩(wěn)定性研究[D];成都理工大學(xué);2014年

6 邵蓮芬;欒川縣柿樹溝溝道泥石流堆積體復(fù)活形成機(jī)理與預(yù)測研究[D];中國地質(zhì)大學(xué);2014年

7 王碩楠;溝道泥石流堆積體復(fù)活啟動(dòng)機(jī)制研究[D];中國地質(zhì)大學(xué);2015年

8 余金煌;淺水域堆積體精準(zhǔn)探測技術(shù)應(yīng)用研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2014年

9 董建輝;地震作用下庫岸堆積體斜坡動(dòng)力響應(yīng)及變形機(jī)理研究[D];成都理工大學(xué);2016年

10 郭健;庫水作用下堆積體滑坡促滑治理的過程控制研究[D];成都理工大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳一鳴;無粘性散粒堆積體運(yùn)動(dòng)與堆積特性的模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2019年

2 謝純凱;基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的粘性土顆粒堆積體失穩(wěn)問題的分析[D];湘潭大學(xué);2019年

3 王立緯;地震與庫水作用下高速公路堆積體邊坡穩(wěn)定性研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2019年

4 陳宇杭;深切河谷典型堆積體發(fā)育特征及潛在失穩(wěn)機(jī)理研究[D];成都理工大學(xué);2018年

5 桂斌;喬木根系對堆積體邊坡穩(wěn)定性影響機(jī)制研究[D];重慶交通大學(xué);2018年

6 趙亞文;滑坡堆積體蠕變特性試驗(yàn)研究[D];華北水利水電大學(xué);2018年

7 何岸霞;堆積體河道三維水流特性試驗(yàn)研究[D];西華大學(xué);2018年

8 紀(jì)辰陽;侵入航道崩滑災(zāi)害體穩(wěn)定性的動(dòng)態(tài)評估研究[D];重慶交通大學(xué);2018年

9 何源遠(yuǎn);九襄冰水堆積體的降雨入滲特征研究[D];成都理工大學(xué);2018年

10 白皓;紅土工程堆積體坡面水蝕過程及泥沙顆粒分布特性研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2689202