损伤力学理论在岩石边坡工程中的应用研究

作者应用损伤力学理论对某铜铁矿陡边坡进行了解析;并引入损伤张量模拟岩体的不连续性,采用损伤模型的有限单元法和常规的有限单元法,对该边坡的力学特性和变形特征进行对比分析,合理地评价了由不连续面分布形成的岩体强度各向异性。     

无单元法应用于节理岩体

无单元法是一种新方法,其在岩体问题的应用中,至今报道甚少.根据岩体结构特点和无单元法的优点,建立了节理岩体的二维无单元模型,编制了相应的节理岩体无单元程序,并给出了算例,计算结果表明,该模型是合理可行的,同时给处理岩体节理问题带来了方便.     

三维无单元法模拟岩体裂纹扩展

针对岩体结构的复杂性,尤其是裂纹扩展这个岩土工程数值分析中的难点问题,采用无单元滑动最小二乘法来构造位移函数,该方法不需要划分网格,能较好地模拟岩体等介质中的裂纹传播,不仅可以保证计算精度和收敛性,而且可以减少计算难度.文中首先介绍了无单元法的基本思想和程序设计思路,重点推导了三维岩体的无单元计算公式和编制了三维无单元程序,计算了一坝体的位移和应力.     

岩体工程质量区域化评价软件系统

岩体工程质量区域化评价软件系统（ＲＭＱＣ）是一套在微机上运行的三维块段法大型岩体工程质量分级与评价综合软件系统．作者从ＲＭＱＣ的逻辑结构入手，重点计论了岩体现场特性数据库、评判指标的概念化描述、工程环境数学模型、评判指标结构分析、单元块估值、岩体工程质量评价及图形等各子系统的设计原理与主要功能，并介绍了该软件系统的实用情况，为科学地进行工程区域内岩体质量评价开辟了一条新的途径。     

加锚节理岩体的无单元模型

锚杆支护技术是一项综合技术，其在岩土工程中发挥着越来越重要的作用。根据岩体结构的特点和无单元法的优点，把锚杆支护应用在节理岩体的无单元模型中，编制了相应加锚节理岩体的无单元程序，并给出了算例，计算结果表明，该模型是合理可行的。     

加锚岩体结构面组合单元研究

为了简化大规模加锚岩体结构面有限元分析的前处理过程,通过结合结构面单元的位移插值函数和虚拟锚杆单元的刚度矩阵,提出了加锚岩体结构面组合单元模型.该单元不仅适合大规模加锚岩体结构面的有限元分析,同时也可以模拟加锚岩体结构面的真实加固机理.     

结构面方向对岩体强度的影响

一、前言在地下工程周围的岩体中,通过理论计算或测定求得了它的应力场之后,就需要判断岩体是否会破坏。对脆性岩石来说,这就是所谓“稳定分析”。另一方而,对地下工程周围的延性岩石,在非线性有限单元法计算中,哪些岩体单元已达到塑性状态,从而必须对这些单元进行应力迁移,这些问题都需要有一个正确的岩体强度指标作为依据。从力学的角度,岩体是由结构体(致密的岩块)和结构面(各种节理、裂隙、层理等软弱面)两部分组成。以往在很长的时期中,把结构体强度直接作为岩体的强度,忽视了结构面对岩体强度的影响。对具有结构面的岩体来说,这无疑是错误的。近来,对结构面的强度已经引起重视,这显然是前进了一大步。但是有时又强调得过分,似乎岩体强度只与结构面     

不连续岩体破坏过程的计算机模拟

本文阐述了不连续岩体的特点和数学模拟方法。介绍了用离散单元法模拟回采工作面顶板随着工作面的推进而破坏的过程,并与底面摩擦模型试验结果进行了对比,证明了用离散单元法模拟回采工作面顶板的活动情况是有效的。     

节理岩体的无单元模型

根据岩体结构特点，建立了节理岩体的无单元模型，编制了二维节理岩体的无单元程序，并给出了算例。计算结果表明，该模型是合理可行的。     

三维裂隙单元法基本假设及控制方程

完整性好的块状结构岩体,岩石本身坚硬、压缩性小、强度高、岩体的变形和稳定问题由切割岩体的软弱结构面的压缩和剪切产生,三维裂隙单元法基本这一认识,假定岩体由完整的岩块和切割岩体的软弱结构面组成,岩块由各种软弱结构面包围,在岩体总的变形量中,岩块本身的压缩量很小,假设可以忽略不计,岩体的压缩和位移假设完全由结构面的压缩和结构面两侧岩体滑移引起;岩体本身的强度认为是无究大;剪切只能沿软弱结构面发生,本文在上述假设的基础上推导了三维状态下的岩体受力和变形计算公式,并列出了矩阵形式的控制方程,用于数值计算分析。     

节理对岩体隧道变形影响的数值分析

节理、断层等结构面造成岩体变形的不连续性,并且对岩体变形、应力等造成重要影响.基于节理岩体隧道概念模型,应用离散元程序计算分析完整岩体、1条和2条节理对岩体隧道位移和应力的影响.结果表明:随着模型隧道节理的增加,节理接触处发生应力集中现象,导致隧道内顶部位移越来越大,增幅约为25.2％,隧道底部位移场曲线由"凹"字形转...     

带软弱结构面岩体的弹塑性有限元分析

通过分析指出,用近似于矩形或长方体的常规实体单元描述平面或空间岩体问题中的软弱结构面, 其精度比简化的节理单元或夹层单元要高．在计算效率上,由于简化的节理单元或夹层单元的劲度矩阵元素与常规实体单元相同,因而简化的节理单元或夹层单元并无优越性,对岩体中软弱结构面的描述可采用常规的实体单元而无需进行特殊处理．由于结构面的屈服、破坏一般是沿着结构面的走向发生的,且抗拉强度较低,因而提出了适用于软弱结构面的广义摩尔库仑（ 简称ＭＣ） 屈服准则．用两个简单算例来验证本文提出的常规实体单元结合结构面广义ＭＣ 屈服准则对带软弱结构面岩体进行弹塑性分析的合理性、正确性．     

带软弱结构面岩体的弹塑性有限元分折

通过分析指出,用近似于矩形或长方体的常规实体单元描述平面或空间岩体问题中的软弱结构面, 其精度比简化的节理单元或夹层单元要高.在计算效率上,由于简化的节理单元或夹层单元的劲度矩阵元素与常规实体单元相同,因而简化的节理单元或夹层单元并无优越性,对岩体中软弱结构面的描述可采用常规的实体单元而无需进行特殊处理.由于结构面的屈服、破坏一般是沿着结构面的走向发生的,且抗拉强度较低,因而提出了适用于软弱结构面的广义摩尔库仑(简称MC)屈服准则.用两个简单算例来验证本文提出的常规实体单元结合结构面广义MC屈服准则对带软弱结构面岩体进行弹塑性分析的合理性、正确性.     

岩石块体系统构建方法及可视化程序开发

根据临空面与结构面构建岩石块体系统是一项复杂而基础的研究工作。以平面对多面体的空间切割算法为基础,通过单元离散、单元聚合等方法实现复杂岩石块体系统的构建,并对关键算法进行详细说明,利用MFC和OpenGL,开发了可视化程序。结合一露天矿多阶边坡工程,展示了具体实现过程。首先,利用AutoCAD中的四边形单元构建边坡临空面模型。其次,采用投影法实现岩体模型的网格划分,从而将结构面对复杂岩体的切割转化为对柱状单元体的切割。最后,消隐藏网格,聚合单元,实现复杂块体模型的构建。与传统方法的计算结果进行对比,验证了此方法用于复杂岩体模型构建的有效性和优越性,为实际工程提供可靠依据。     

机床整机建模的自由界面模态综合改进方法之一

对会诸多结合面的复杂机械结构(如机床)的动态分析,由于结合部位的位移不连续性,通常位移协调的动态子结构法已不再适用。本文通过引入联接子结构概念,消除了结合部的位移不连续性,并使各子结构的模态综合步骤与通常的自由界面模态综合法相似,统一了连续结构与具有形变不连续结合面的复杂结构的自由界面子结构法,扩大了自由界面法的适用范围。     

块体单元法及其在岩体稳定分析中的应用

所提出的块体单元法，是以块体单元的刚体位移为基本未知量，并根据它们在外力作用下的平衡条件、变形协调条件及块体之间夹层材料的本构关系，建立起块体单元法的支配方程，用于确定块体位移及夹层材料的应力状态。该法特点适用于具有地质结构面岩体的稳定分析，也可以对一般结构进行变形和应力分析。与有限单元法相比，可减少未知量个数，提高计算精度和速度。     

检测地震不连续性结构的多分辨局部结构熵算法

根据地质构造的变化特点和地震数据的时间-尺度特性,提出了基于多尺度瞬时相位的多分辨率局部结构熵算法.首先在小波域的多尺度瞬时相位体上,利用局部结构熵检测不同分辨率下的局部不连续性结构,然后利用图像融合中的像素灰度极大值法,将不同分辨率下的局部结构熵值进行融合,得到一个最终的不连续性检测结果.在具体的算法实现中,利用螺旋坐标系对分析单元内的地震道进行排列组合,构建 4 阶协方差矩阵,减少了计算量.模型和实际资料算例的计算结果表明,与基于特征结构的相干算法相比,该方法既可以清晰地显示出大的结构突变,又能加强微弱、缓变的岩性变化,计算效率提高了近4倍.     

带软弱结构面岩体的弹性有限元分析

通过分析指出,用近似于矩形或长方体的常规实体单元描述平面或空间岩体问题中的软件弱结构面,春精度比简化的节理单元或夹层单元要高。在计算效率上,由于简化的节理单元或夹层单元的劲度矩阵元素与常规实体单元相同,因而简化的节理单元中夹层单元并无优越性,对岩体中软弱结构面的描述可采用常规的实体单元而无需进行特殊处理。     

破裂过程模拟的可变形圆化多边形离散单元法

为研究工程中岩体内部裂纹的萌生、拓展和贯通机制,模拟其破裂时接触碰撞的全过程,提出可变形圆化多边形离散单元法。该方法将有限单元法与圆化多边形离散单元法进行耦合,采用圆化多边形离散单元法计算非连续岩体间的相互接触作用,连续体内部的应力应变状态则通过有限单元法进行分析。为准确模拟裂纹演化过程,在有限单元间插入节理单元,采用虚拟裂缝模型和具有拉伸截断的摩尔-库仑准则描述节理单元在拉伸、剪切等不同破坏模式下的力学状态。最后模拟巴西圆盘开裂、单切口弯梁开裂及块体冲击破坏试验。研究结果表明：所提出方法能准确模拟岩体从连续体变化为非连续体的破裂过程。     

三峡工程坝基扬压力三维有限元分析

本文考虑到三峡工程坝基岩体的非均质各向异性特征，采用三维有限单元法计算不同防，排水条件下坝基场压力大小和分布。考虑到结构面的控水作用，文章还分析了结构面产状要素对坝底扬压力大小的影响。