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摘要
水库大坝工程中常见的颗粒材料有堆石体、土体、泥沙等。采用离散单元法(DEM)模拟了颗粒材料堆积过程,利用分形理论研究了颗粒粒径和颗粒摩擦系数对颗粒材料的侧向压力分布特性的影响规律,分析了DEM侧向压力分布与朗肯土压力理论解的差异性。研究结果表明:DEM侧向压力合力与理论解存在差异,颗粒粒径和颗粒摩擦系数越小,则两者差异越大,但合力作用点位置差异不大;由于颗粒材料堆积后内部呈现的拱结构效应,DEM侧向压力分布呈锯齿状且具有不连续性,部分侧向压力值较周围值骤增,工程设计时应考虑这些危险点的存在;侧向压力强度和作用位置分布具有分形特性;侧向压力强度分布分形维数受颗粒粒径和颗粒摩擦系数影响不大,分布范围在1.17～1.29;随着颗粒粒径和颗粒摩擦系数的增大,侧向压力作用位置分形维数减小,作用力分布位置趋向密集,表明刚性墙的某些部位将集中承载更多的侧向压力。
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单位中国科学院地理科学与资源研究所; 黄河水利委员会黄河水利科学研究院; 华北水利水电大学
