2024智星云-MatDEM奖学金评选结果公布

研究内容：围绕现阶段加筋拦石墙在落石冲击作用下变形演化认识不深的实际问题，结合足尺试验和数值模型等方法对加筋拦石墙的变形特性展开研究，分析各类设计参数对其变形模式和应力传递规律的影响。同时，针对拦石墙服役期内可能出现的多次落石冲击的现实情况，结合模拟试验分析结构变形性能的退化过程。根据不同条件下拦石墙的变形特点，提出相应变形模式下的简化冲击变形计算方法，并基于MatDEM平台开发加筋拦石墙落石冲击计算APP，可用于辅助工程师们的结构设计和灾后性能评估。

研究成果：在《Geotextiles and Geomembranes》发表SCI论文1篇，并完成博士学位论文。

[1]XIAO L, LU L, LI L, et al. Effects of rockfall shape on deformation performance of ground reinforced embankments subjected to lateral impact[J/OL]. Geotextiles and Geomembranes, 2024, 52(5): 841-859.

[2]博士论文：落石冲击下加筋拦石墙的变形特性及简化计算方法研究

研究内容：本研究采用MatDEM模拟了“加拿大液化试验（CANLEX）”，CANLEX 是由 Byrne 等在 Alberta 的 Syncrude 场地进行的一项快速排尾现场试验，这项试验用于研究松散的饱和尾矿在快速排尾荷载作用下的静态液化触发过程。研究人员先在废弃的尾矿内充填尾矿，形成平整的试验平台，再在该平台上修筑高约8m的粘土坝，四周用压实的砂土筑成一高约10m的围堵坝，坝体的修筑过程较缓慢，以便超静孔隙水压力充分排出。最后向围堵坝和粘土坝中间围成的区域排放尾矿。粘土坝下方埋置了孔隙水压力传感器，以监测尾矿排放过程中产生的超静孔隙水压力。

研究成果：以第一作者的身份在《Computers & Geosciences》发表SCI论文1篇，另外撰写了一篇SCI论文并处于审稿阶段，完成中国地质大学（武汉）硕士学位论文1篇。

[1]王飞. 排尾工况下的上游式尾矿库静态液化机理研究[D]. 武汉：中国地质大学, 2024.

[2]Wang F, Li W*, Hu X L, Cao Z W, Gao Y F. Numerical simulation of biaxial undrained shear test based on fluid-solid coupling DEM method [J].Computers and Geotechnics, 2023, 164, 105810.

[3]Wang F, Li W*, et al. Research on the static liquefaction failure of tailings dams under continuous discharge conditions[J]. Computers and Geotechnics. (Under review)

研究内容：通过现场调查和 MatDEM 数值模拟软件，研究了广安村滑坡滑动带摩擦热的演化和动力学过程。在滑动区附近形成了一个成核高温区，并在滑动过程中向前运动方向扩展。高热量区域对应于滑动块的最厚部分的轨迹投影。在滑动过程的几秒钟内，滑动区摩擦产生的热量很难消散，80%的热量储存在滑动区附近的岩石和土壤中，导致这些材料的温度急剧上升。MatDEM 单元的连接状态图和热量图直观地显示了滑体和滑床中的裂缝发育过程。研究结果为研究高速远程滑坡的演化机制提供了重要参考。

研究成果：以第一作者的身份在《Natural Hazards》发表SCI论文1篇。

[1]Zhang Y, Zhang W, Wang L, et al. Mechanism of the high-speed and long-run-out landslide considering the evolution of the frictional heat in the sliding zone[J]. Natural Hazards, 2024, 120(4): 3299-3317.

研究内容：我国工业发展迅速，矿渣等固体废弃物无法及时得到大规模绿色处置，长期露天堆填为目前较为常规的工程手段。固废堆积体具有规模旁大、成分复杂等特点，城市化建设进程中难以回避固废堆积体的灾变问题。本研究对一处在矿渣堆积体上建设公路引起的固废堆积体滑坡开展研究，通过分析遥感信息和滑坡体特征，初步确定了滑坡成因及影响因素，以历史卫星影像和勘察数据为依据，建立了主滑面的工程地质模型，利用离散元程序MatDEM复现了滑坡既有发展过程，并进一步预测了最终堆积形态和影响范围。本研究采用的现场勘察与数值分析相结合的研究方法可为固废堆积体的风险评估和治理提供参考。

研究成果：以第一作者的身份在《Journal of Performance of Constructed Facilities》发表SCI论文1篇。

[1] Wang A, Xu Y, Liu H. Study on Instability Process of Slag Landfills: Example of the Subgrade Landslide on Fuxin Nanhuan Road in Liaoning, China[J]. Journal of Performance of Constructed Facilities, 2023, 37(6): 04023050. 

研究内容：我们提出了一种离散元数值模拟和深度学习相结合的方法，实现了基于颗粒结构的土体宏观力学参数快速预测。采用功能强大的国产开源离散元模拟软件MatDEM，搭建了砂土的单轴压缩案例，通过自主编程，实现了设定不同粒径DEM粒子的随机分布。模拟了3500组不同土体结构的单轴压缩试验（图1为某一试验的初始条件），并获得土体弹性模量。采用切片的方法对三维离散元模型进行切割获得多层二维横截面数据，堆叠形成新的三维数据以表示土体的结构，搭建与弹性模量对应的数据库，并搭建了三维卷积模型。总的来说，结合MatDEM和深度学习，实现了对不同结构土体弹性模量的快速预测。

研究成果：1.完成兰州大学学士学位论文《基于离散元和机器学习的土体结构模式识别》，获评兰州大学优秀本科生毕业论文。

2.整理学位论文成果，发表见刊一篇论文在中科院一区TOP期刊《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》。

[1]Zhang T, Li S, Yang H, et al., Prediction of constrained modulus for granular soil using 3D discrete element method and convolutional neural networks, Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2024.02.005

二等奖  耿焕

爱丁堡大学  土木工程  博一

研究内容：利用MatDEM探讨不同受限应力条件下镐型截齿在垂直侵入和线性切削岩石特性。通过监测截齿的受力变化、裂缝萌生与扩展、颗粒移动及岩石内部应力的变化，揭示了两种方式的破岩特性。在垂直侵入过程中，岩石主要发生张拉破坏；而在线性切削过程中，岩石的破坏形式以剪切破坏为主。随后通过不同受限应力条件下垂直侵入破岩及线性切削过程中的截齿力和破岩比能对岩石可截割性进行评价。岩石的可截割性随着受限应力的增大呈现先降低后上升的趋势，高应力条件下破岩效率提高，其原因为岩石内部赋存一定的弹性变形能，当截齿与岩石接触时，诱发岩石内积累的弹性变形能释放，主要表现为热能和声能的形式，进而有助于后续的岩石破碎过程。