土石混合體是指第四紀(jì)以來形成的、由具有一定工程尺度的塊石、細(xì)粒土以及孔隙構(gòu)成的極端不均勻巖土介質(zhì)系統(tǒng)。近年來，由于大型水利水電工程、高速公路和城市地鐵建設(shè)日趨增多，人們面臨的土石混合體邊坡和隧道圍巖的穩(wěn)定性問題日益突出。因此，為了更好地指導(dǎo)工程實(shí)踐和減少災(zāi)害，研究土石混合體力學(xué)響應(yīng)、變形破壞機(jī)理以及建立相應(yīng)的分析方法具有重要的理論價值和工程應(yīng)用價值。 

　　在開展土石混合體變形破壞分析之前，通常需要建立滿足真實(shí)級配曲線的隨機(jī)結(jié)構(gòu)模型。土石混合體隨機(jī)結(jié)構(gòu)模型的建立包括隨機(jī)塊石的生成及投放。對于隨機(jī)塊石的生成，已有學(xué)者發(fā)展了魯棒性較強(qiáng)的算法。然而，現(xiàn)有隨機(jī)塊石投放算法存在效率低下，甚至在高含石量時難以投放成功的問題。 

　　針對這一問題，中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所計算巖石力學(xué)團(tuán)隊借助石根華接觸處理的EAB理論，率先提出了一種魯棒性強(qiáng)的隨機(jī)塊石投放算法，從而快速建立土石混合體結(jié)構(gòu)模型。相比于已有塊石投放算法，計算巖石力學(xué)團(tuán)隊提出的算法不僅能顯著改善塊石投放效率，還能保證高可投放含石量。 

　　相關(guān)研究成果以“Numerical study of soil-rock mixture: Generation of random aggregate structure”為題，發(fā)表在《中國科學(xué):技術(shù)科學(xué)》(英文版)上，研究工作獲得國家973項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助。 

　　“Numerical study of soil-rock mixture: Generation of random aggregate structure”一文發(fā)表后受到國內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注，被《中國科學(xué):技術(shù)科學(xué)》遴選為2020年度13篇高影響力論文中的第三篇。 

　　論文鏈接: https://www.sciengine.com/publisher/scp/journal/SCTS/61/3/10.1007/s11431-017-9136-9?slug=fulltext. 

　　《中國科學(xué)：技術(shù)科學(xué)》2020年度評優(yōu)鏈接: https://mp.weixin.qq.com/s/a9rvubAO4gcYwdXwTasqbQ 

圖1. 根據(jù)給定塊石級配曲線生成的土石混合體隨機(jī)結(jié)構(gòu)模型(塊石體積占土石混合體總體積的80%)

圖2. 不同圍壓條件下土石混合體應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線

圖3. 不同強(qiáng)度折減系數(shù)(FOSi)下土石混合體邊坡等效塑性區(qū)分布((c) ~(f))

（文/圖 計算巖石力學(xué)組）