三维非连续变形分析方法的变分原理及应用

根据三维非连续变形方法的特点及相应的位移模式,详细推导了基于变分原理的非连续变形方法的理论计算公式,建立了三维非连续变形分析方法的理论体系和控制方程,并给出了相应的公式和算例.     

固液相耦合的有限元法及其应用

本文探讨了岩体内固液相耦合的有限元分析方法,考虑了地下水孔隙压力与岩体变形之间的相互耦合作用。建立孔隙水压的计算模型．并计算分析了在重力场和孔隙水压力共同作用下某露天边坡的应力分布特点。结呆在明,固液相耦合的有限元法能反映地下水对岩体工程的应力分布和位移变形的影响。     

固液相耦合的有限元法及其应用

本文探讨了岩体内固液相语的有限元分析方法，考虑了地下水孔隙压力与岩体变形之间的相互耦合作用。建立孔隙水压的计算模型，并计算分析了在重力场 孔隙水压力共同作用下某露天边坡的应力分布特点。结果表明，固液相耦合的有凶法能反映地下水对岩体工程的应力颁和位移变形的影响。     

流形元与有限元变形和渗流的非同步耦合分析方法及其应用

提出了一个用流形元与有限元的变形和渗流非同步耦合的分析方法，用于模拟不连续块体在水压作用下的变形过程。对一个岩石边坡上的裂隙岩块随地下水上升而产生滑动破坏的过程进行了计算模拟，将此数值计算结果与岩块的滑动极限平衡计算结果作了比较分析。计算结果显示了所提方法的可用性。     

岩体不连续非线性变形分析的数值流形方法研究

 博士学位论文摘要　以数值流形方法为基础, 研究了岩体不连续非线性变形的数值模拟方法, 并编制了相应的流形元程序, 分析了岩土工程中某些具体问题的流形元模拟方法。(1) 利用参变量变分原理建立了岩体弹塑性分析的数值方法。该方法能够求解非关联流动和应变软化的弹塑性问题, 避免了在每个载荷步中迭代计算, 提高了计算效率;(2) 根据覆盖接触理论, 深入地研究了连续面上不嵌入和无张拉条件的数值实现方法, 完成了相应的程序。在此基础上通过引入假想不连续面, 提出了一种简化的岩体破坏分析方法, 该方法直接根据假想不连续面上的应力状态用抗拉强度和抗剪强度进行破坏判断, 不需要计算应力强度因子, 也不需要增加单元或重新划分网格, 数值实现比较方便。该简化方法还能求解采用断裂力学方法所不能模拟的岩体破坏问题;(3) 研究了锚杆支护的流形元模拟方法, 建立了锚杆支护的数值模型, 该模型能够模拟普通锚杆、预应力锚杆和锚索;(4) 研究了地下水作用的流形元模拟方法, 建立了地下水作用的简化计算模型;(5) 提出了一种用平面模型解一类特殊三维问题的方法, 分别采用改进的二维模型和等效初始应力两种方式, 考虑垂直于计算平面的正应力和正应变对计算平面变形的影响, 此法比三维计算难度小, 且节省计算时间。     

第四纪松散沉积层地下水疏降与地面沉降三维全耦合数值模拟

针对第四纪松散沉积层地下水疏降引起的地面沉降问题,以比奥固结理论为基础,考虑土体的非线性特征及土的渗透性随应力状态的动态变化,将地下水渗流场和土体应力场耦合起来,建立了地下水疏降与地面沉降变形的水土全耦合三维数学模型,并采用三维有限元数值分析方法,以上海市地铁四号线董家渡段隧道修复深基坑降水为例,模拟预测了基坑中心水位降至标高-23.4 m时基坑周围地下水渗流场与地面沉降变形场的分布特征。该模型稳定性好,收敛速度快,能模拟复杂三维地质体和整个基坑降水工程的结构,具有重要的工程实用价值。     

裂隙岩体非连续变形的静力和动力分析方法

裂隙岩体在静力或动力作用下产生的变形主要是裂隙的变形，岩石变形相对很小，两者不相连续。用非连续变形分析方法研究岩体的非连续特性才能得到微观的具体反映。在动力或静力作用下，位移实际上与时间有关，故对静力问题仍可用动力方法。只有对很小位移的静力问题，当岩体处于稳定情况下，才可忽略这一时间因素。对极大位移的动力问题，如爆炸等，用非连续变形分析方法计算能得到很好的结果。本文用非连续变形分析方法对以上问题作了探讨，并用算例对若干静力和动力问题进行了分析。     

三维块体系统非连续变形正分析模型

将非连续变形分析方法推广至三维，在一定的线性位移模式下，按最小势能原理建立三维块体非连续变形正分析模型，详细推导了荷载子矩阵，惯性子矩阵，位移约束子矩阵和接触子矩阵，给出了相应的公式和算例。     

裂隙岩体非连续变续的静力和动力分析方法

裂隙岩体在静力或动力作用下产生的变形主要是裂隙的变形，岩石变形相对很小，两者不相连续。用非连续变菜分析方法研究岩体的非连续特性才得到微观的具体反映。在动力或静力作用下，位移实际上一时间有关，故对静力问题仍要用动力方法。只有对很上位移的静力问题，当岩体睡于稳定情况下，才可忽略这一时间因素。对极大位移的动力问题，如爆炸等，用非连续变形分析方法计算得到很好的结果，本语文用非连续变形分析方法对以上问题作了     

三维激光扫描测量技术在滑坡整体监测中的应用

传统的滑坡监测方法存在效率低、监测不全面的特点,地面三维激光扫描仪可以高精度、高速度、非接触获得滑坡体表面的三维坐标。滑坡监测中不仅能得到单点信息,还可以获得变形面的信息。本文以郑州市西北某一滑坡监测为例,介绍了三维激光扫描滑坡监测流程和作业关键技术,阐述了三维激光扫描滑坡变形分析方法,运用点、线、面进行滑坡整体变形分析方法,得到滑坡体变形的点、线、面的滑坡变化信息,验证了该方法在滑坡监测中应用的可行性。     

三维块体接触判断方法的分析与改进

非连续变形分析方法和离散单元法都是可以计算非连续介质大位移问题的数值方法，目前在二维问题的计算中应用较多，但在工程实际问题的计算中还未能得到广泛应用，因为实际的工程问题如岩体结构都是三维问题。而在计算三维问题时存在一个困难，就是难以快速、准确地判断块体之间的接触类型。对已有的3种接触判断方法尤其是其中已用于实际计算的公共面法、侵入边法进行分析，指出各种方法在进行接触判断时存在的问题。同时在综合已有方法优点的基础上，给出建立正确接触判断方法的原则并提出切割体法。2个算例的计算结果表明，该方法的确有效地解决了已有方法存在的问题，能够正确判断三维块体之间的接触关系，从而模拟块体之间的错动滑移过程。     

Integration of three dimensional discontinuous deformation analysis (DDA) with binocular photogrammetry for stability analysis of tunnels in blocky rockmass

This paper demonstrates and evaluates an integrated system coupling 3-dimensional binocular photogrammetry and discontinuous deformation analysis (DDA) for stability analysis of tunnels in blocky rockmass. 3D DDA is an effective numerical method for discontinuous and large displacement problems. In stability analysis of rockmass, especially for tunnels, one of the primary bottlenecks in 3D DDA is generating discontinuous models. For tunnel constructions requiring small interval time for blasting, traditional geotechnical data collection approaches such as hand-mapping and geologic compass are always lacking in efficiency and accuracy. 3D photogrammetry is an economical and efficient method for collecting geometric features and surface data. An integrated system connecting geometrical data acquisition and discontinuous numerical analysis automatically, is valid for improving safety in tunnel construction. This system includes photogrammetry module, modeling module and analysis module. In the photogrammetry module, binocular photogrammetry devices and image reconstruction technique are implemented for geometric data of rockmass. Then location, dip direction and dip angle of joints as well as other geometric information of tunnels are input into the modeling module to generate 3-dimensional discontinuous models. The analysis module using 3-dimensional DDA to evaluate the stability of the surrounding rock in tunnels. The integrated system is implemented in an engineering instance, Suocaopo Tunnel in Guizhou, China.     

煤矿开采中的岩层应力分布与变形移动的DDA模拟

应用DDA数值方法模拟分析了深部煤矿开采中上覆岩层的应力场变化和变形移动规律,并与相似物理模型试验进行了对比。结果表明:DDA法可以有效地模拟出上覆岩层的应力场变化趋势和变化范围、不连续块体的变形和位移、岩层垮落和“离层”现象。数值模拟结果与模型实验结果相吻合。     

裂隙渗流对岩石边坡稳定的影响--渗流、变形耦合作用的DDA法

裂隙中的渗流是岩石边坡失稳的重要因素之一。在最近发展起来的离散型数值方法——DDA法的基础上，考虑裂隙网络中地下水的流动，以及渗流压力与岩石变形的耦合作用，从能量最小原理出发，推求了考虑裂隙渗流情况下岩石系统的瞬时平衡方程及对任意裂隙进行安全评价的局部安全系数。用该方法对日本某隧道的塌方事故进行了模拟分析，数值模拟再现了该隧道破坏的过程。模拟结果表明，由于连续降雨和表面结冰导致岩石裂隙中地下水位升高，过大的水压力致使隧道上部的垂向裂隙张开并向下扩展，最终导致整个岩坡的崩塌。研究结论与日本事故委员会的调查结果一致。     

三维非连续变形分析(3D DDA)理论及其在岩石边坡失稳数值仿真中的应用

在3D DDA中，分析的块体是由岩体内部实际存在的不连续面切割而成。在计算过程中，利用块体的几何关系正确地寻找出可能产生接触碰撞的块体，并在块体接触时利用接触弹簧来评估接触面法线方向的接触力：另外，在剪切方向则遵守摩尔-库仑破坏准则，最后以独创的开合迭代方法来保证每一计算步长具有较准确的接触力和解算的收敛性。计算的结果与位于日本天鸟桥西的现场监测影像进行对照后发现，此新计算法可以高精度地预测岩体失稳过程。—     

DDA方法在复杂地质条件下地下厂房围岩变形与破坏特征分析中的应用研究

以清江水布垭水电工程地下厂房为例，应用非连续变形分析方法对复杂地质条件下地下厂房围岩的变形与破坏特征开展了研究，重点分析了厂房区域地应力水平、锚固、岩体结构条件及结构面强度参数等对洞室围岩变形的影响。分析结果表明，当水平初始应力增加时，洞室围岩位移量相应增加，由于洞室边墙分布有多条层间剪切带且围岩具有软硬相间的层状岩体结构特点，使得边墙变形存在错动现象。锚固后洞室边墙围岩的变形明显减小，且围岩应力状态得到显著改善。对于高边墙地下洞室，陡倾角结构面在边墙上的出露对围岩的稳定十分不利，在一定的岩体结构条件下，围岩的破坏可表现为因局部块体的崩落所引起的整个洞室围岩的破坏。在相同岩体结构条件下，降低结构面强度参数，洞室围岩可以从变形稳定状态发展到不稳定状态，围岩的失稳主要表现为因围岩大变形引起的失稳。     

强度折减DDA法及其在边坡稳定分析中的应用

 在自行研制的非连续变形分析程序中实现自动强度折减法以模拟边坡的稳定性和安全系数。针对强度折减有限元法收敛标准的不确定性,通过分析滑块在边坡上的稳定性,提出以边坡滑移位移与强度折减系数曲线的最大曲率所对应的折减系数为边坡安全系数的判别标准,该判别标准克服了“位移突变准则”不准确的缺点;并基于该判别标准,分析水库岩体边坡的稳定性并得到岩体边坡安全系数随库水位变化的规律;最后对小湾某高边坡进行开挖模拟及开挖后边坡的稳定性进行计算分析。     

DDA方法在边坡变形规律研究中的应用及实验验证

本文对原非连续变形分析方法 (DDA方法 )中边界约束方法进行了推广 ,将其应用于节理岩质边坡变形规律的数值模拟 ,并利用模型实验结果验证本文程序的正确性 ,同时也说明 :在一些条件比较明确的情况下 ,采用 DDA方法的模拟实验几乎可以取代模型实验     

非连续变形分析(DDA)方法研究现状及发展趋势

DDA方法是近年来发展起来的一种分析不连续介质力学的崭新的岩土工程数值模拟方法。在充分地介绍总结DDA方法国内外目前的研究与应用的基础上，展开了一些讨论，就今后的发展方向谈了一些看法。     

DDA数值方法在岩质边坡倾倒破坏分析中的应用

倾倒是岩质边坡失稳的典型破坏形式之一，而常规的滑动极限平衡分析方法不适宜用于这类边坡的稳定分析。长期以来，Hoek和Bray著《岩石边坡工程》中介绍的Goodman和Bray提出的基于极限平衡原理的分析方法(以下简称G-B法)，一直是研究这类问题的主要手段之一，但对其合理性仍有待验证。采用当前国际上发展的一种最新数值分析方法一非连续变形分析(DDA)，结合一典型算例对该方法进行验证，对倾倒破坏的失稳变形机理进行分析研究，指出了采用G-B法可能出现的问题。