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摘要
在颗粒流离散元中，因为光滑节理(smooth-joint，即SJ)接触允许发生平行接触面的大滑移变形，所以其被广泛用来模拟岩体中结构面的力学行为。然而在某些情况下，SJ接触两侧颗粒也可能出现垂直接触面的运动、产生较大的“非正常重叠”，进而不能模拟岩体中结构面的力学行为。为解释这一现象，本文从SJ接触的接触力计算原理出发，分析了颗粒平动与转动对法向接触力计算的影响。结果表明颗粒转动是SJ接触产生“非正常重叠”的根本原因。颗粒转动可以产生正的法向接触力（拉力）增量，这个增量抵消了颗粒间因法向重叠而产生的负的法向接触力（压力）增量。颗粒持续转动使得颗粒间法向重叠可以持续增加，但法向接触力却可以维持不变或减小，最终造成颗粒沿法向运动的大重叠。文章进一步对颗粒转动的原因与方向、及其对法向接触力的影响进行了详细讨论，最后提出了解决“非正常重叠”的方法（限制颗粒转动或修改接触力计算方法）并进行了算例验证。
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单位中国地质大学（武汉）; 中铁第四勘察设计院集团公司; 武汉科技大学
