非连续变形分析（DDA）法及在岩石力学中的应用

指出非连续变形分析（DDA）方法是近年来发展起来的一种分析不连续介质力学的岩土工程数值模拟方法,根据相关文献,叙述了DDA法的基本理论和求解方法,介绍了DDA法研究现状、在岩石力学及相关领域的研究和发展现状,并对今后的发展方向提出了一些看法。     

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。     

应用物理模型和三维非连续变形分析方法分析楔形体破坏

目前,大多数学者都采用极限平衡方法分析岩体中楔形体的稳定性,但这些极限平衡方法都有一些局限性.建立物理模型系统研究楔形体破坏,并应用三维非连续变形分析(DDA)方法分析这些物理模型,结果显示,三维DDA不仅给出了与物理模型试验相同的楔形体破坏模式(包括复杂的破坏方式、扭转滑动破坏),而且给出的楔形体随时间的运动轨迹亦相同.因此,发展的三维DDA由于考虑动力平衡和所有破坏模式(包括复杂的旋转破坏模式),可作为常规分析楔形体稳定性的方法.     

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     

非连续变形理论(DDA)在隧道洞口段岩质边坡稳定性分析可行性探讨

本文利用目前的资料提出了隧道洞口段岩质边坡容易滑坡的原因,从工程地质的角度分析了影响隧道洞口段边坡稳定性的因素,总结了隧道洞口段岩质边坡的破坏模式。鉴于数值分析在边坡稳定性方面的普遍应用,本文重点探讨了非连续变形理论(DDA)在隧道洞口段岩质边坡稳定性分析中的可行性,并提出了利用DDA具体分析洞口段岩质边坡的方法,最后,本人针对DDA法应用于隧道洞口段岩质边坡稳定性这一设想提出一些看法。     

开挖及动荷载作用下边坡响应的DDA方法研究

对适用于分析边坡在开挖及动荷载作用下的响应情况的不连续变形分析(DDA)方法进行研究。首先,利用基于生死单元的DDA方法模拟边坡的开挖过程,并分析边坡的开挖变形,通过与有限元法计算结果对比,证明该方法的正确性;其次,为克服传统的DDA方法不考虑介质中产生的散射波在边界的反射问题,实现基于黏性边界理论的地震波输入方法;此外,在DDA方法中引入自由场边界,通过实例分析表明在利用DDA方法进行动力分析时,模型两侧施加自由场边界的模拟效果要优于两侧施加黏性边界的模拟效果。将改进的DDA方法运用于边坡工程的动力响应分析,通过与经典有限元法的对比,证明了改进DDA方法的正确性。     

岩土工程不连续变形分析计算中的若干问题

通过引入黏性阻尼吸收块体动能,基于变分原理建立考虑阻尼力影响的块体系统总体平衡方程,给出DDA方法求解准静态问题的正确能量耗散方式,并定义系统达到稳定状态后的位移、速度以及加速度收敛准则和相应的控制标准.考虑到开挖岩体的稳定性与开挖程序及应力历史紧密相关,根据DDA方法的特点,探讨DDA数值模拟中开挖荷载和锚固支护荷载的计算问题,发展采用DDA模拟岩体分期开挖的两种计算方法:基于开挖荷载的模拟方法和基于软化单元的模拟方法,并给出相应的迭代计算格式.数值算例和工程实例分析表明,针对上述问题进行改进后DDA方法不仅具有较高的计算精度,而且具有较好的收敛性能,便于在实际工程中应用.     

DDA法计算边坡安全系数的黏聚力影响分析

在应考虑黏聚力作用的场合下,DDA法按强度折减技术或其它方法给出的安全系数比传统分析方法如极限平衡法明显偏低。即使采用改变块体划分方式、提高内力场分析精度、增加接触点等方法,也均不能提高安全系数。通过分析DDA接触模型发现,造成这一结果的根本原因在于DDA在处理界面黏聚力c时采用了与传统分析方法刚塑性模型完全不同的方式。刚塑性模型认为c是常数。而DDA认为一旦界面发生过滑移后c便为零,而是否滑移的判断完全依赖于接触力计算的准确性,接触力不准确导致发生滑移的不正确判断,使得c被不合理地消除,而DDA法采用的罚法接触处理以及动力迭代模式是很难保证准确获取接触力的。为此尝试为DDA法引入刚塑性模型,补偿接触点在滑面上的黏聚力作用,数值实验表明可明显提高DDA安全系数值,而与传统方法有较好的可比性,该建议措施对于DDA正确地进行边坡稳定性安全系数评估是有意义的。     

混凝土矩形截面梁弯曲破坏过程的球单元DDA模拟

相对于采用有限单元法,非连续变形分析(DDA)法可以模拟大变形问题。采用接触相对简单的球单元DDA方法对混凝土矩形截面梁的弯曲破坏过程进行模拟。数值模拟结果再现了试件从开裂到破坏的整个过程,并且符合实际破坏现象,说明球单元DDA法在研究混凝土结构方面具有应用前景。     

基于Newmark积分方案的DDA方法

 不连续变形分析(DDA)方法以离散的块体集合作为研究对象,引入动力学分析和时步积分技术模拟块体系统的不连续变形行为。对DDA采用的常加速度法进行拓展,给出求解块体系统运动方程的Newmark积分格式,并引入一种与块体不平衡力成正比的自适应阻尼使系统收敛到新的平衡状态,保证求解的稳定性。作为考核,将基于Newmark积分方案的DDA方法应用到隧洞开挖模拟,通过和UDEC软件的计算结果进行对比分析,论证改进后DDA方法的有效性和实用性,进一步拓展DDA解决实际工程问题的能力。     

模拟脆性材料动态裂纹扩展的非连续变形分析方法

非连续变形分析方法(DDA)属于隐式离散元法,通过引入虚拟节理可以模拟材料从连续到破坏全过程。尝试将DDA方法应用于脆性材料动态裂纹扩展问题。采用基于Voronoi多边形离散的DDA方法进行模拟。由于Voronoi多边形会存在较多短边,采用原始DDA程序计算时短边会优先发生破坏。针对该问题通过引入均布弹簧算法,在一定程度上减轻了过多短边发生破坏的问题。其次,为了能够定量分析动态裂纹扩展,提出了一套参数标定方案。该方案通过单轴压缩试验进行弹性参数标定,通过带切槽半圆盘试验进行强度参数标定。利用标定后的参数模拟的带切槽半圆盘,裂纹扩展路径与试验结果高度一致。最后,基于标定的参数,模拟了几类典型脆性材料的动态裂纹扩展问题,包括自相似裂纹扩展、裂纹分叉和紧凑拉伸试验。模拟结果表明,DDA方法能够较好地再现自相似裂纹扩展时裂纹扩展速度保持不变的规律,可以真实地模拟出脆性材料的裂纹分叉现象,并成功模拟了不同加载速度下紧凑拉伸试验中不同的破坏模式。这些算例验证了DDA方法在模拟脆性材料动态裂纹扩展问题的可行性,为后续相关应用打下了基础。     

DDA方法中的人工边界问题研究

 数值分析中的人工边界可能会引入虚假的反射波,不可避免地影响求解,针对非连续变形分析(DDA)方法中的人工边界问题,首先,基于Newmark法推导黏性边界、黏弹性边界对DDA方程组的贡献;其次,为更好地解决地震等外源入射问题,在DDA中引入了自由场边界;最后,为保证静、动力分析过程转换时边界的一致性,在DDA中实现静动力统一边界。利用改进后的DDA程序进行算例分析,结果表明：各人工边界理论在DDA程序实施正确;黏性边界能高效地吸收人工边界处的反射波,黏弹性边界可以反映介质的弹性恢复能力;与黏性边界相比,两侧施加自由场边界模拟无限域运动可以减少边界的影响;引入统一人工边界的DDA可以完整地模拟静、动力计算全过程。     

考虑空间影响的两种非连续变形分析方法

提出了改进的平面模型法和等效初应力法两种考虑空间影响的方法 ,并结合非连续变形分析方法建立了两种利用平面模型解空间问题的方法 ,给出了算例并与忽略空间影响时的计算结果进行了对比     

基于有限变形理论的非连续变形分析方法改进

非连续变形分析(DDA)方法将研究对象离散为块体单元,属于离散介质计算方法的一种.原有的DDA计算理论建立在小变形、小转动假设的基础上,通过时步的累加来模拟大变形、大转动,计算时会因此而产生误差,尤其是当块体发生大转动时往往会产生较大误差.采用有限变形理论对现有的DDA程序进行改进,计算时根据有限变形几何场对每一时步的计算结果进行更新,并通过2个算例对改进后的程序进行验证.结果表明,改进后程序可以很好地处理大转动问题,消除转动所带来的误差,并且在处理小位移、小转动问题时仍然有效,拓宽了DDA的使用范围,可作为工程计算的有效工具.     

块状结构岩体在一般水压分布模式下的不连续变形分析

提出了三维不连续变形分析方法中地下水压力的模拟方法。并通过钻孔水位观测数据插值拟合地下水位面,建立了作用在任意形状块体单元表面上的一般水压分布模式,利用最小势能原理推导了水压力荷载对三维不连续变形分析方法总刚矩阵的贡献。地下水对滑坡稳定性影响的算例分析表明该方法是有效的。     

三维块体不连续变形分析理论简析

详细论述了三维不连续变形分析理论建立的全过程，并就ＤＤＡ实施过程的几个关键问题进行讨论，给出相应的公式。     

Coupled hydro-mechanical model for fractured rock masses using the discontinuous deformation analysis

A coupling analysis model is proposed to study the hydro-mechanical response of the fluid flow in fractured rock mass with the method of discontinuous deformation analysis (DDA). The DDA coupled hydro-mechanical model is interpreted in details by expressing the fracture fluid flow equations, the coupling process and the global coupled equations. For the mechanical response, the hydraulic pressure is determined first, followed by the coupled motion equations expressed under the DDA framework, to study the interaction between the fluid flow along the fractures and the movement of the rock blocks. In the fluid flow analysis, the cubic law is applied to study the steady flow along the fractures using the finite difference method (FDM). A real case of cavern excavation is analyzed by the proposed DDA coupled 2D hydro-mechanical model, to study the influence of fluid flow on the rock cavern stability during the excavation phase. The results show that the DDA coupled hydro-mechanical model is suitable for the stability and seepage analysis of practical engineering problems.