英国威廉集团地质系、工程地质研究中心团队成员薛阳副教授在老牌期刊《International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics》(位列JCR分区一区,中科院大类二区)上发表题为“Numerical Implementation and Probabilistic Analysis of Soil-Rock Mixtures: Stochastic Geometric Models for Triaxial Shear and Slope Stability”的论文(图1),薛阳副教授为第一作者,温韬教授为通讯作者,威廉williamhill为第一完成单位。
在地质、岩土工程领域中,土石混合体普遍表现为各向异性与非均质材料。合理评估块石分布形态与几何特征所产生的影响对确定土石混合体力学性质及地质体稳定性极为重要。然而,已有研究对土石混合体的表征主要依赖确定性方法,这些方法常受限于块石形态特征与空间分布固有的不确定性,不便于开展土石混合体的概率风险计算。
本研究针对此问题提出一种综合概率分析框架,详细阐述了土石混合体随机建模的具体实现步骤。首先,基于野外与室内调查获取的矢量图像,采用块石形态特征的自动识别技术以构建几何模型。然后,依据该几何模型随机生成土石混合体样本,并将其嵌入随机有限元分析体系中。通过三轴剪切试验与边坡稳定性分析案例(图2),验证了所提框架在批量化自动建模与结果后处理方面的能力。结果表明,该框架能有效捕捉土石混合体的随机特性。此外,块石的形态参数与空间分布对三轴试样的抗剪强度及边坡安全系数均具有显著影响。论文得到了国家自然科学基金项目和西藏自治区科技项目的资助。

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图2 三轴试验和边坡模拟