[发明专利]一种反映真实工程土石混合体分布的颗粒流数值模拟方法

摘要

本发明公开了一种反映真实工程土石混合体分布的颗粒流数值模拟方法，该方法包括以下步骤：拍照获取工程现场土石混合体的真实图像；图像处理技术识别石块并提取其边界坐标；结合颗粒筛分及图像数据获得土石混合体的颗粒级配；试验测试土体、石块的强度及变形等参数；建立土石混合体颗粒流数值模型；标定颗粒流数值模型参数，开展土石混合体试件力学性质数值试验。本方法实施方便，可程序化智能建模，可克服试验尺寸限制，精度可满足工程要求，适用于土石混合体、混凝土等二元介质离散元模拟。

主权项

1.一种反映真实工程土石混合体分布的颗粒流数值模拟方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤1、根据工程现场的土石混合体的物质组成特征，选取代表性采样窗口，通过正面拍照及尺寸标定技术获得采样窗口中的土石混合体的真实图像；采用土石分界粒径的理论公式获得真实图像中土石混合体的土石分界粒径；步骤2、根据真实图像利用二值图像处理技术得到二值图像，识别二值图像中的石块并提取石块边界轮廓关键点像元坐标；步骤3、在工程现场选取真实土石混合体，通过颗粒筛分，确定小于土石分界粒径的土体级配特征；对步骤2得到的二值图像进行分析，提取石块面积和石块等效尺寸，确定大于土石分界粒径的石块级配特征；再将两种级配特征组合，得到土石混合体的整个级配曲线；步骤4、采用经过步骤3筛分后的小于土石分界粒径的土石混合体制备重塑土试样，并对重塑土进行力学试验，得到重塑土的强度及变形参数；根据步骤2得到的石块边界轮廓关键点像元坐标，在PFC软件中对石块进行重构，进而在石块中填充石块材料颗粒单元，从而建立土石混合体中石块数值模型；再在石块与石块之间的空隙填充土体材料颗粒单元，得到土石混合体的颗粒流数值模型；步骤5、选取颗粒接触本构模型，并通过数值试验标定土体和石块的颗粒接触细观参数，开展土石混合体试件的压缩和剪切数值试验。