《離散元顆粒流在水利及岩土工程中的套用》是一部由宿輝所編著的書籍，科學出版社出版發行。
基本介紹
出版信息,內容簡介,目錄,
出版信息
- 版 次：31
- 頁 數：
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- 紙 張：
- 包 裝：平裝
- 是否套裝：否
- 國際標準書號ISBN：9787030550507
內容簡介
本書介紹了作者多年來在水利工程和岩土工程領域有關顆粒離散元分析的研究成果，主要內容包括：①離散元顆粒的套用基礎，包括顆粒離散元模型的尺寸效應分析和細觀力學參數反演研究；②離散元顆粒模型建立的方法及套用實例；③離散元顆粒在大尺度工程問題中的套用研究，採用基於連續-離散耦合方法對隧洞圍岩變形與破壞機理進行分析；④基於離散元顆粒方法流固耦合分析，包括堤基滲透破壞的離散元模擬分析和地基灌漿加固離散元模擬分析。
目錄
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 水利工程中材料及結構的力學特性 1
1.2 離散單元法的發展及套用 2
1.2.1 離散單元法的基本思想 2
1.2.2 離散單元法的發展 3
1.2.3 離散元顆粒流的特點 4
1.3 離散單元法在水利工程中的套用 5
1.3.1 離散單元法在堤壩滲透變形方面的套用 5
1.3.2 離散單元法在地層灌漿方面的套用 6
1.3.3 離散單元法在岩爆方面的套用 8
1.3.4 離散單元法在混凝土工程中的套用 8
1.3.5 離散單元法在土力學方面的套用 9
1.4 本書主要內容 10
第2章 顆粒黏結模型細觀參數的選取 12
2.1 模型的顆粒尺寸效應研究 12
2.1.1 顆粒尺寸效應的研究方案 13
2.1.2 力學參數的顆粒尺寸效應分析 15
2.1.3 破壞模式的顆粒尺寸效應分析 20
2.1.4 顆粒尺寸的選取建議 23
2.2 宏-細觀參數間的關係研究 27
2.2.1 宏-細觀參數間關係的研究方案 27
2.2.2 基於正交試驗設計的敏感性分析 29
2.2.3 基於中心複合試驗設計的回響面構造 33
2.3 細觀參數標定程式 38
2.3.1 **化模型的構造及最佳化算法的選擇 39
2.3.2 細觀參數標定程式的實現 40
2.3.3 細觀參數標定算例及其討論 42
2.4 本章小結 46
第3章 顆粒離散元模型的建立與套用 47
3.1 含不規則形狀顆粒的材料模型 47
3.1.1 模板構造法 47
3.1.2 顆粒簇圖像構造法 50
3.1.3 **多邊形顆粒簇構造法 51
3.1.4 小結 56
3.2 含圓形孔洞的岩石材料 56
3.2.1 試驗背景 56
3.2.2 試驗設計 57
3.2.3 裂紋演化與聲發射特徵 59
3.2.4 孔徑效應分析 61
3.2.5 小結 63
3.3 土石流啟動過程試驗與數值模擬研究 63
3.3.1 工程背景 63
3.3.2 啟動實驗設計 63
3.3.3 試驗過程與結果 64
3.3.4 啟動模擬與機理分析 65
3.3.5 小結 68
3.4 本章小結 68
第4章 基於連續-離散耦合的硐室圍岩變形與破壞機理 69
4.1 連續-離散耦合模型的映射算法 69
4.1.1 耦合映射算法原理 69
4.1.2 顆粒-節段端點的作用力映射 70
4.1.3 節段端點-顆粒的速率映射 72
4.2 基於矩張量的聲發射算法 72
4.2.1 矩張量的提取方法 72
4.2.2 聲發射事件的尺度效應 72
4.2.3 矩張量與矩震級的求解 73
4.3 連續-離散耦合模型的建立 74
4.3.1 單向豎向荷載下的漸進變形破裂 75
4.3.2 豎向荷載下的矩震級分布特徵 82
4.3.3 不同圍壓下的破壞特徵與矩震級分布特徵 88
4.3.4 矩張量分解與不同圍壓下的破裂類型 93
4.3.5 不同間距下的破壞特徵 96
4.4 本章小結 102
第5章 堤基滲透破壞的離散元模擬分析 103
5.1 基於顆粒離散元的流固耦合原理 104
5.1.1 顆粒多孔介質的滲流動力學方程 104
5.1.2 顆粒與流體的相互作用 104
5.1.3 顆粒的運動方程 106
5.2 流固耦合在顆粒流中的套用驗證 106
5.2.1 固定粗糙格線法 106
5.2.2 滲流試驗驗證 107
5.3 堤基滲透破壞過程仿真模擬 110
5.3.1 細觀參數標定 110
5.3.2 離散顆粒元滲流模型的建立 112
5.3.3 顆粒離散元模型滲流模擬 113
5.4 滲透破壞數值模擬結果分析 114
5.4.1 顆粒間接觸力的變化 114
5.4.2 砂槽中顆粒孔隙率變化 115
5.4.3 流量與水力梯度關係 116
5.4.4 顆粒流失規律 117
5.4.5 砂槽中流場的變化 118
5.4.6 水位上升速度對管涌的影響分析 120
5.5 本章小結 121
第6章 地基灌漿加固離散元模擬分析 122
6.1 顆粒流灌漿模擬基本理論 122
6.1.1 流體域的構建 122
6.1.2 顆粒體的滲透特性 123
6.1.3 流體細觀-巨觀關係 124
6.1.4 流體的壓力效應 125
6.1.5 流固耦合作用的實現 125
6.2 灌漿的顆粒流分析 127
6.2.1 砂礫石地層模型 127
6.2.2 水泥漿液在砂礫石層中的滲透係數 129
6.3 灌漿過程的模擬 130
6.3.1 灌漿模型的邊界條件 130
6.3.2 測量圓設定 130
6.4 模擬結果分析 133
6.4.1 灌漿過程分析 133
6.4.2 灌漿壓力對灌漿效果影響分析 134
6.4.3 灌漿過程的時間效應 136
6.4.4 灌漿的劈裂效應 136
6.4.5 灌漿過程中孔隙率的變化 138
6.4.6 砂礫層中灌漿的破壞模式分析 139
6.5 本章小結 141
參考文獻 143
前言
第1章 緒論 1
1.1 水利工程中材料及結構的力學特性 1
1.2 離散單元法的發展及套用 2
1.2.1 離散單元法的基本思想 2
1.2.2 離散單元法的發展 3
1.2.3 離散元顆粒流的特點 4
1.3 離散單元法在水利工程中的套用 5
1.3.1 離散單元法在堤壩滲透變形方面的套用 5
1.3.2 離散單元法在地層灌漿方面的套用 6
1.3.3 離散單元法在岩爆方面的套用 8
1.3.4 離散單元法在混凝土工程中的套用 8
1.3.5 離散單元法在土力學方面的套用 9
1.4 本書主要內容 10
第2章 顆粒黏結模型細觀參數的選取 12
2.1 模型的顆粒尺寸效應研究 12
2.1.1 顆粒尺寸效應的研究方案 13
2.1.2 力學參數的顆粒尺寸效應分析 15
2.1.3 破壞模式的顆粒尺寸效應分析 20
2.1.4 顆粒尺寸的選取建議 23
2.2 宏-細觀參數間的關係研究 27
2.2.1 宏-細觀參數間關係的研究方案 27
2.2.2 基於正交試驗設計的敏感性分析 29
2.2.3 基於中心複合試驗設計的回響面構造 33
2.3 細觀參數標定程式 38
2.3.1 **化模型的構造及最佳化算法的選擇 39
2.3.2 細觀參數標定程式的實現 40
2.3.3 細觀參數標定算例及其討論 42
2.4 本章小結 46
第3章 顆粒離散元模型的建立與套用 47
3.1 含不規則形狀顆粒的材料模型 47
3.1.1 模板構造法 47
3.1.2 顆粒簇圖像構造法 50
3.1.3 **多邊形顆粒簇構造法 51
3.1.4 小結 56
3.2 含圓形孔洞的岩石材料 56
3.2.1 試驗背景 56
3.2.2 試驗設計 57
3.2.3 裂紋演化與聲發射特徵 59
3.2.4 孔徑效應分析 61
3.2.5 小結 63
3.3 土石流啟動過程試驗與數值模擬研究 63
3.3.1 工程背景 63
3.3.2 啟動實驗設計 63
3.3.3 試驗過程與結果 64
3.3.4 啟動模擬與機理分析 65
3.3.5 小結 68
3.4 本章小結 68
第4章 基於連續-離散耦合的硐室圍岩變形與破壞機理 69
4.1 連續-離散耦合模型的映射算法 69
4.1.1 耦合映射算法原理 69
4.1.2 顆粒-節段端點的作用力映射 70
4.1.3 節段端點-顆粒的速率映射 72
4.2 基於矩張量的聲發射算法 72
4.2.1 矩張量的提取方法 72
4.2.2 聲發射事件的尺度效應 72
4.2.3 矩張量與矩震級的求解 73
4.3 連續-離散耦合模型的建立 74
4.3.1 單向豎向荷載下的漸進變形破裂 75
4.3.2 豎向荷載下的矩震級分布特徵 82
4.3.3 不同圍壓下的破壞特徵與矩震級分布特徵 88
4.3.4 矩張量分解與不同圍壓下的破裂類型 93
4.3.5 不同間距下的破壞特徵 96
4.4 本章小結 102
第5章 堤基滲透破壞的離散元模擬分析 103
5.1 基於顆粒離散元的流固耦合原理 104
5.1.1 顆粒多孔介質的滲流動力學方程 104
5.1.2 顆粒與流體的相互作用 104
5.1.3 顆粒的運動方程 106
5.2 流固耦合在顆粒流中的套用驗證 106
5.2.1 固定粗糙格線法 106
5.2.2 滲流試驗驗證 107
5.3 堤基滲透破壞過程仿真模擬 110
5.3.1 細觀參數標定 110
5.3.2 離散顆粒元滲流模型的建立 112
5.3.3 顆粒離散元模型滲流模擬 113
5.4 滲透破壞數值模擬結果分析 114
5.4.1 顆粒間接觸力的變化 114
5.4.2 砂槽中顆粒孔隙率變化 115
5.4.3 流量與水力梯度關係 116
5.4.4 顆粒流失規律 117
5.4.5 砂槽中流場的變化 118
5.4.6 水位上升速度對管涌的影響分析 120
5.5 本章小結 121
第6章 地基灌漿加固離散元模擬分析 122
6.1 顆粒流灌漿模擬基本理論 122
6.1.1 流體域的構建 122
6.1.2 顆粒體的滲透特性 123
6.1.3 流體細觀-巨觀關係 124
6.1.4 流體的壓力效應 125
6.1.5 流固耦合作用的實現 125
6.2 灌漿的顆粒流分析 127
6.2.1 砂礫石地層模型 127
6.2.2 水泥漿液在砂礫石層中的滲透係數 129
6.3 灌漿過程的模擬 130
6.3.1 灌漿模型的邊界條件 130
6.3.2 測量圓設定 130
6.4 模擬結果分析 133
6.4.1 灌漿過程分析 133
6.4.2 灌漿壓力對灌漿效果影響分析 134
6.4.3 灌漿過程的時間效應 136
6.4.4 灌漿的劈裂效應 136
6.4.5 灌漿過程中孔隙率的變化 138
6.4.6 砂礫層中灌漿的破壞模式分析 139
6.5 本章小結 141
參考文獻 143
