Nghiên cứu hình thái biến dạng và tương tác giữa các hạt vật liệu của khối đá đắp đập

Từ khóa:

Biến dạng đập đá
vật liệu có hình dạng đa giác
phương pháp phần tử rời rạc
số lượng liên kết
hệ số ma sát.

https://doi.org/10.59382/j-ibst.2024.vi.vol3-8

Tóm tắt:

Vật liệu đá dùng trong các công trình đập đá đổ được bài báo mô phỏng bằng các hạt vật liệu có hình dạng đa giác đều 5 cạnh, với các kích thước khác nhau để đánh giá sự ổn định của kết cấu. Ảnh hưởng của sắp xếp cấu trúc từ cấp phối, hình dạng hạt, trọng lực dẫn đến hệ số ma sát giữa các hạt vật liệu thay đổi. Trong bài viết, nghiên cứu ảnh hưởng của hệ số ma sát biến thiên từ 0,1 đến 0,9 trong mô hình biến dạng của thân đập và chân đập. Lúc này, các phần tử vật liệu của khối thân đập có xu hướng chuyển dịch về phía hạ lưu làm cho chiều cao và chiều dài kết cấu phần thân đập biến dạng lớn. Sự chuyển dịch này ảnh hưởng lớn đến phần chân đập trong các trường hợp hệ số ma sát giữa các phần tử nhỏ hơn 0,3 tuy nhiên ít bị ảnh hưởng khi ma sát lớn hơn. Kết quả của bài báo này cho thấy số lượng tương tác trung bình giữa các phần tử trong hệ thống liên kết, cũng như phân tích sự khác biệt trong các đặc trưng tương tác cạnh-cạnh giữa 2 phần tử đa giác. Kết quả khoa học của bài báo là những nghiên cứu bước đầu của việc áp dụng phương pháp số để đánh giá ổn định cho các công trình sử dụng vật liệu đá.

Nội dung:

Tài liệu tham khảo:

[1]     Nguyễn Văn Lệ (2009), “Một số vấn đề Kết cấu trong xây dựng đập đá đổ bản mặt bê tông,” Tạp chí khoa học kỹ thuật Thủy lợi và Môi trường, vol. 11, pp. 109–114.

[2]     Trần Văn Toản, Lê Văn Hùng, Nguyễn Cảnh Thái (2019), “Một số sự cố và bài học kinh nghiệm trong quá trình thi công đập đá đổ bản mặt bê tông Cửa Đạt – Thanh Hóa”. Khoa học kỹ thuật thủy lợi và môi trường, vol. 67, pp. 101–109.

[3]     Giang Thư, Tô Vĩnh Cường (2023), “Vai trò, hiệu quả của thí nghiệm mô hình thủy lực trong thiết kế và xây dựng công trình thủy lợi, thủy điện,” Khoa học và công nghệ thủy lợi, vol. 79, pp. 35–43.

[4]     A. Mangeney, O. Roche, O. Hungr, N. Mangold, G. Faccanoni, and A. Lucas (2010), “Erosion and mobility in granular collapse over sloping beds,” J Geophys Res Earth Surf, vol. 115, no. 3, Sep, doi: 10.1029/2009JF001462.

[5]     Z. Lai, D. Chen, E. Jiang, L. Zhao, L. E. Vallejo, and W. Zhou (2021), “Effect of fractal particle size distribution on the mobility of dry granular flows,” AIP Adv, vol. 11, no. 9, p. 1ENG, Sep, doi: 10.1063/5.0065051.

[6]     Nguyễn Thanh Hải (2019), “Phân tích ổn định mái đập đá đổ bằng phương pháp phần tử rời rạc” Khoa học kỹ thuật Thủy lợi và Môi trường, vol. 67, pp. 71–77.

[7]     T. Binaree, E. Azéma, N. Estrada, M. Renouf, and I. Preechawuttipong (2020), “Combined effects of contact friction and particle shape on strength properties and microstructure of sheared granular media,” Phys Rev E, vol. 102, no. 2, Aug, doi: 10.1103/PhysRevE.102.022901.

[8]     T. K. Nguyen and T. T. Vo (2023), “Effects of intergranular friction and grain size distributions on the initial void ratio of granular sample,” Journal of Science and Technology in Civil Engineering (STCE) - HUCE, vol. 17, no. 2, pp. 110–119, Jun, doi: 10.31814/stce.huce2023-17(2)-10.

[9]     Nguyễn Thanh Hải, Võ Thành Trung (2023), “Ảnh hưởng của hệ số ma sát giữa các hạt vật liệu đến ứng xử ổn định của đập đá,” Khoa học kỹ thuật thủy lợi và môi trường, vol. 86, pp. 3–10.

[10]   F. Radjai, D. E. Wolf, S. Roux, M. Jean, and J. J. Moreau (1997), “Force networks in dense granular media,” in Powders \& Grains 97, R. P. Behringer and J. T. Jenkins, Eds., Rotterdam: Balkema, pp. 211–214.

[11]   D. H. Nguyen, É. Azéma, P. Sornay, and F. Radjaï (2018), “Rheology of granular materials composed of crushable particles,” European Physical Journal E, vol. 41, no. 4, doi: 10.1140/epje/i2018-11656-1.

[12]     E. Azéma, N. Estrada, and F. Radjaï (2012), “Nonlinear effects of particle shape angularity in sheared granular media,” Phys Rev E Stat Nonlin Soft Matter Phys, vol. 86, no. 4, Oct., doi: 10.1103/PhysRevE.86.041301.

[13]     D. H. Nguyen, E. Azéma, F. Radjai, and P. Sornay (2014), “Effect of size polydispersity versus particle shape in dense granular media,” Phys Rev E Stat Nonlin Soft Matter Phys, vol. 90, no. 1, Jul., doi: 10.1103/PhysRevE.90.012202.

[14]     S. Nezamabadi, T. H. Nguyen, J. Y. Delenne, and F. Radjai (2017), “Modeling soft granular materials,” Granul Matter, vol. 19, no. 1, pp. 1–12, doi: 10.1007/s10035-016-0689-y.

[15]     Nguyễn Thanh Hải, Ngô Thanh Vũ (2022), “Mô hình số ổn định mái dốc bằng phương pháp phần tử rời rạc”, Tạp chí Khoa học Công nghê Xây dựng, vol. 2, pp. 21–28.

[16]     Y. Wu, P. Li, and D. Wang (2018), “Erosion-deposition regime formation in granular column collapse over an erodible surface,” Phys Rev E, vol. 98, no. 5, Nov., doi: 10.1103/PhysRevE.98.052909.

[17]                Y. Wu, D. Wang, and P. Li (2021), “The collapse of a granular column onto an erodible bed: dynamics and morphology scaling,” Granul Matter, vol. 23, no. 2, May, doi: 10.1007/s10035-021-01100-x.