二维裂隙岩体渗流数值模拟技术研究

如何准确地描述岩体裂隙水的流动状态是一个重要课题.与原位实验相比,利用数值模拟方法研究裂隙岩体渗流问题,具有高效、经济、可重复性强等特点.然而,较准确的岩体裂隙网格模拟和裂隙水流动模拟系统的设计与实现,是数值模拟方法研究的两个难点.非连续裂隙网络仿真主要采用Monte Carlo技术,结合裂隙统计学特征,进行随机模拟.先研究区域内随机生成符合地质统计学规律的裂隙网络,再对渗流有贡献的裂隙进行筛选并自动离散,最后利用水量均衡原理计算出各节点的水头.通过开发相应的程序包,提高岩体裂隙渗流计算的规模和准确性,为进一步研究水在岩石中的作用打下基础.     

裂隙岩体中水运动规律及数值模拟研究现状

介绍裂隙岩体地下水运动规律，对目前描述地下水运动的模型及其优缺点进行叙述比较，同时对地下水运动模拟的数值方法的基本原理进行了阐述，指出了裂隙地下水运动中有待深人研究的问题。     

开挖卸荷岩体锚固等效力学参数数值模拟研究

以某水电站溢洪道开挖卸荷边坡系统锚杆锚固岩体为研究对象,考虑开挖卸荷过程的影响,对一定锚固密度的卸荷岩体其锚固等效力学参数特性进行了比较全面的研究.结果表明,对于同一种岩体,如卸荷程度不同则其锚固等效力学参数也就不同,卸荷程度高,则其锚固等效力学参数提高倍数大,反之则小,从而说明系统锚杆对软岩的加固作用比对硬岩的加固作用好.同时认为系统锚杆对边坡锚固等效力学参数的提高非常有限.     

倾角对裂隙岩体力学特性影响试验模拟研究

为了解决工程中遇到的裂隙岩体的开挖与防护问题,用水泥砂浆制作试样,模拟具有不同倾角的贯通裂隙岩体,利用电液伺服万能试验机和分离式霍普金森压杆分别对试样施加静、动荷载,分析倾角对裂隙岩体静、动态力学性能的影响.结果表明,裂隙岩体的破坏具有脆性破坏的特征;其强度具有应变率敏感性,随着应变率的提高,强度也得到提高;倾角对裂隙岩体的静、动态力学性能有影响,静态荷载下的抗压强度在裂隙倾角为45°时最小,O°和90°时最大,而动力荷载下的抗压强度则是在裂隙倾角为30°时最小,90°时最大.     

节理裂隙岩体的离散元计算方法

岩体通常被弱面所切割，分离，岩体结构的稳定性与弱面性质密切相关，离散元方法是对岩体进行形变分析计算的方法之一，作者介绍了该方法的基本计算步骤并以预应力锚杆为例进行了应力，应变计算推导，为边坡加固，围岩支护提供了一种可靠的计算方法。     

裂隙岩体初始裂隙网络渗流模型研究

运用离散数学的图理论进行裂隙岩体裂隙网络连通性研究，建立了裂隙岩体初始裂隙网络渗流的离散数值模型，这一模型从根本上突破了经典的均质渗流理论。     

岩体REV和力学参数的数值模拟

在某磷矿采场边坡岩体工程稳定性分析中,为了获得力学参数的准确值,利用各种随机模拟技术对概化出来的节理统计模型进行再现,并通过大量抽样,模拟数值"加载试验",并对"试验"结果进行统计分析,分析表明最后得到岩体变形强度参数的估算值符合工程实际.为今后的工程实践中获得岩体力学参数提供了一条切实可行的方法.     

等效岩体力学参数识别及边坡稳定性数值模拟研究

以厂坝铅锌矿为工程背景,利用GPS监测数据和正交数值试验,开展岩质边坡岩体参数等效识别,由此获得了37线剖面等效岩体力学参数:E=4.72GPa,C=0.526MPa,φ=36°,Rt=0.058 MPa.在此基础上,分别考虑干坡和降雨2种工况,进行矿山边坡的稳定性数值模拟.研究结果表明:在干边坡条件下,边坡的稳定安全系数达到1.25,满足矿山边坡稳定性要求.在降雨入渗的条件下,边坡稳定安全系数降低到0.94,表明边坡已经处于破坏状态.可见,受降雨渗流影响,边坡稳定性迅速降低,存在滑坡失稳风险.加强矿山边坡在降雨期间的变形监测和安全防控,对确保矿山安全生产至关重要.     

裂隙岩体裂隙网络渗流场—应力场耦合的刚体元分析

基于裂隙岩体初始裂隙网络渗流的离散数值模型，首次采用新的数值方法－－刚体元方法进行裂隙岩体裂隙网络渗流场－应力场耦合分析，既避免了经典渗流理论不考虑介质应力的不足，又克服了工程岩体稳定性分析中简单考虑水渗流作用的缺陷。     

基于3DEC节理岩体隧道开挖与支护的数值模拟

隧道在穿过节理裂隙较发育的地质环境时,地下水与支护条件等因素会对隧道开挖后围岩的稳定性产生影响.因此,以国内某山岭高速公路隧道为背景,基于离散元理论,考虑裂隙水压力作用,分析了砂浆锚杆与混凝土衬砌等支护条件在隧道开挖后对围岩稳定性的影响,并基于3DEC软件,对裂隙岩体隧道的开挖与支护进行了数值模拟.模拟结果表明:地下水...     

节理分布对岩体破坏影响的数值模拟研究

为研究含断续节理岩体的宏观破坏过程和特征，采用岩石破裂过程分析RFPA^2D系统，分析了断续节理岩体中裂纹的产生、扩展机理与过程．结果表明，当节理倾角从30°，45°到60°时，岩体强度从小到大增加，并且破坏前期的声发射现象增强、变形增大；随着节理密度的增大，裂纹的产生从互不影响到相互抑制，裂纹扩展长度减小；中间节理受压剪作用很快与相邻节理贯通导致节理岩体破坏．据此，明确界定断续节理产生贯通破坏的范围就是围岩破裂区．     

裂隙岩体断裂破坏扩展数值模拟研究

为进一步了解复杂裂隙断裂破坏过程,基于断裂力学理论,采用PFC2D软件对不同裂隙数量岩体进行数值试验,分析裂隙倾角、围压等因素对岩体强度及裂纹扩展的影响规律。研究表明：随着裂隙倾角增大,单裂隙峰值应力和起裂应力先减小后增大,当围压由2 MPa增加到8 MPa时,峰值应力约从120 MPa增大到160 MPa,且起裂应力随着围压增大而增大,与理论分析结果一致;双裂隙倾角为30°和45°裂隙扩展以翼型裂纹和次生斜裂纹为主,裂隙倾角为60°和90°时主要为共面次生裂纹;不同围压下,随着预制裂隙数量增多,裂隙岩体试样峰值应力逐渐减小。研究成果为进一步探索裂隙岩体失稳破坏规律提供参考。     

不同面积载荷作用下的岩石试件破裂数值模拟

目的研究岩石受拉破裂的方法,探讨岩石拉破坏数值模拟方法的应用.方法采用试验和可模拟拉张破裂的数值模拟相结合的方法,分别选取加载面积直径为5 mm、10 mm、15mm3、0 mm、40 mm5、0 mm进行实验和数值模拟.结果由传统的数值模拟方法得出加载面积越小,应力集中的部分几乎贯通于岩石试件的整个对称轴,越近似于点载荷的情况;随着加载面积的增大应力集中的区域横向扩大,纵向缩短;由考虑拉破坏的对径受压岩石破裂数值模拟方法得出随着载荷作用面积的扩大,裂纹在纵向逐渐变短,横向破裂带越来越宽,这与试验结果相吻合.结论在载荷作用面积较小时,近似于点载荷的作用,岩石破裂近似于巴西劈裂;随着载荷作用面积的增加,拉应力集中范围在纵向变短,横向变宽;裂纹开裂范围也在纵向变小,横向变大.利用裂张单元可以模拟岩石的拉破裂.     

层状岩体受压力学特征结构面效应数值分析

煤层底板岩体是沉积岩,具有显著的层状结构特点。为研究层状岩体压缩强度的结构面效应,通过FLAC3D数值软件,结合改进的遍布节理本构模型,建立层状岩体压缩数值模型,分析单轴、三轴压缩情况下的应力应变响应以及强度特征。研究结果表明：层状岩体压缩强度具有显著的结构面倾角效应。随着倾角的增大,层状岩体的压缩强度呈现先减小后增大的趋势。当结构面倾角为40＆#176;～80＆#176;时,岩体强度整体较低,破裂面主要沿结构面展开。数值试验和理论分析反映的岩体强度随结构面倾角变化规律一致。层状岩体弹性模量沿平行于结构面方向最大,而垂直于结构面方向最小,并随结构面与水平面之间夹角的增加而增大。     

用UDEC模拟爆炸波在节理岩体中的传播

离散元程序 UDEC与有限差分程序 AUTODYN- 2 D相结合 ,用于模拟节理岩体中爆炸波的传播和节理对波传播的影响 .AUTODYN- 2 D用来模拟地下爆炸过程及生成的爆炸波 ,并输入到 UDEC,然后用 UDEC来模拟爆炸波在节理岩体中的传播 .研究表明 ,UDEC与 AUTO-DYN- 2 D相结合的方法在模拟爆炸过程和爆炸波在节理岩体中的传播是适合的     

锚固岩体复合材料力学性质的数值模拟研究

将岩体锚-杆支护系统看作一种由岩体（基体）法和观点建立锚杆、锚杆（增强材料）和砂浆（粘结材料）组成的复合材料，利用复合材料力学的方加固岩体的细观力学等效模型，建立岩体-锚杆支护系统复合材料的宏观力学性质与其组分材料性能及细观结构之间的定量关系，从整体上评价该支护系统的增强效果。同时。在ANSYS分析软件的基础上利用APDL进行二次计算程序开发，选取岩体-锚杆复合材料代表单元体，通过对单元体进行单轴和三轴数值模拟试验，得到锚固岩体复合材料的等效应力-应变关系，并研究了其等效强度性质。     

Numerical Analysis on Displacement Law of Discontinuous Rock Mass in Broken Rock Zone for Deep Roadways

On the basis of the characteristics of broken rock zone, using the program of "discontinuous deformation analysis(DDA)", the changing law of influential factors of discontinuous rock mass in large broken rock zone was researched quantitatively for the first time. Based on the results of computation, the concept of "key part"of roadways and its stability criterion were brought forward, and it was pointed out that in inclined coal and rock seams the"key parts"of roadways are the upper side and the floor of surrounding rocks, especially the former.     

断续节理岩体的坝肩稳定研究

本文采用有限元法,研究了拱坝坝肩稳定问题。着重探讨了断续节理岩体的非线性分析方法、根据凝聚力和摩擦力强度储备系数的最不利组合推求坝肩整体安全度等问题,获得了较为满意的结果。     

岩体工程问题的现代数值分析方法综述

岩体工程中的岩土力学数值分析方法得到了迅速发展,出现了各种各样的数值分析方法.归纳和总结了前人关于数值分析方法的研究成果,对各种方法的研究现状和最新进展进行评述,并作了岩体工程问题的现代数值分析方法总的概论,最后提出了解决问题的思路、方法和建议.