颗粒流与岩石力学行为研究

本书从多尺度、多条件和多维度的视角，系统介绍了颗粒离散元方法在岩石力学、岩土工程、采矿工程等相关领域的基础理论及工程应用等内容。全书共8章，包括颗粒离散元基本概念及其在岩土工程中的应用概述、PFC软件基础理论与细观力学参数确定方法、等效岩体技术、岩石破裂过程声发射模拟技术、脆性岩石力学特性模拟方法、应力波及破裂源定位模拟方法、岩土工程稳定性连续离散耦合模拟方法、散体矿岩放矿模拟方法等。

《岩石力学与工程研究著作丛书》序
《岩石力学与工程研究著作丛书》编者的话
前言
第1章离散单元法及其应用概述1
1.1离散单元法简述1
1.2离散元颗粒流理论及PFC软件简述3
1.3PFC软件在岩土工程领域的应用4
1.3.1岩石力学基础理论研究4
1.3.2土力学基础理论研究5
1.3.3工程应用研究6
参考文献7
第2章PFC软件基础理论与细观力学参数确定方法11
2.1理论基础11
2.1.1基本假设11
2.1.2计算过程12
2.1.3基本运动方程13
2.1.4接触本构模型14
2.1.5能量损耗机理19
2.1.6FISH语言20
2.2数值模型细观参数确定方法21
2.2.1材料宏细观参数的关联性22
2.2.2传统细观参数调试过程22
2.2.3细观参数调试新方法探索23
参考文献24
第3章等效岩体技术26
3.1概述26
3.2理论基础28
3.2.1黏结颗粒体模型29
3.2.2光滑节理模型29
3.3适用性验证31
3.4应用案例36
3.4.1白云鄂博铁矿边坡岩体力学参数确定36
3.4.2断续节理岩质边坡破坏细观机制48
3.5本章小结55
参考文献56
第4章岩石破裂过程声发射模拟技术57
4.1概述57
4.2理论基础58
4.2.1矩张量基本理论58
4.2.2声发射模拟方法63
4.3应用案例66
4.3.1岩石破裂过程中声发射特性分析66
4.3.2基于矩张量的完整岩石破裂机理70
4.4本章小结81
参考文献81
第5章脆性岩石力学特性模拟方法84
5.1脆性岩石力学特性和现象84
5.2经典黏结颗粒体模型及其不足85
5.3等效晶质模型及其应用88
5.3.1等效晶质模型构建88
5.3.2试验验证92
5.4平节理模型及其应用97
5.4.1平节理模型的特点97
5.4.2单轴拉伸和三轴压缩试验101
5.4.3巴西试验116
5.4.4岩芯饼化试验(标准BPM)137
5.5本章小结147
参考文献148
第6章应力波及破裂源定位模拟方法154
6.1概述154
6.2应力波模拟方法155
6.2.1应力波模拟影响要素及特征分析155
6.2.2应力波波阵面及场源效应分析166
6.3二维声发射震源定位数值试验174
6.3.1非测速定位方法及其改进174
6.3.2非测速条件下震源定位试验179
6.3.3震源定位颗粒流模拟分析187
6.4本章小结195
参考文献195
第7章连续-离散耦合模拟方法198
7.1概述198
7.2连续-离散耦合数值方法基本原理198
7.2.1连续-离散耦合计算基本理论198
7.2.2直接耦合法耦合边界相互作用原理199
7.2.3缓冲耦合法耦合计算原理202
7.3工程案例206
7.3.1巷道围岩变形破坏机理206
7.3.2边坡工程稳定性222
7.3.3公路拓宽路基变形及换填处治232
7.3.4尾矿坝边坡破坏机理241
7.4本章小结249
参考文献250
第8章散体矿岩放矿模拟方法252
8.1概述252
8.2放矿理论253
8.2.1椭球体放矿理论254
8.2.2随机介质放矿理论255
8.2.3其他放矿理论257
8.3基于球形颗粒的放矿模拟259
8.3.1放矿模型的适用性与可靠性259
8.3.2复杂边界条件下散体矿岩流动特性262
8.3.3多放矿口条件下散体矿岩流动特性267
8.3.4崩矿步距优化276
8.4基于非球形颗粒的放矿模拟280
8.4.1散体矿岩二次破裂问题概述280
8.4.2基于花生模型的单口放矿数值模拟281
8.4.3基于不规则颗粒簇模型的单口放矿数值模拟285
8.5本章小结291
参考文献292