裂隙岩体弹塑性损伤-断裂力学分析

根据自洽理论和Betti能量互易定理,结合岩体裂隙在受力情况下进一步扩展的假定,从断裂力学观点出发,建立了考虑裂隙演化的岩体弹塑性本构模型.计算结果表明本模型能够描述裂隙岩体的主要力学性质,并与有关试验结果吻合.     

考虑应变软化效应的裂隙岩体损伤本构模型的开发及应用

地下洞室埋深愈深,应变软化现象愈明显。为研究深部裂隙岩体开挖后巷道围岩的变形特征,基于应变软化模型,结合裂隙岩体损伤及演化本构方程,利用FLAC^3D软件的二次开发功能,采用VC++编程语言,建立考虑应变软化效应的裂隙岩体损伤本构模型。以某矿井地下圆形巷道开挖为例,分别采用应变软化模型和自开发的本构模型对该算例进行数值模拟,巷道围岩的位移、塑性区和安全系数的对比结果表明,开发的本构模型能够较好地反映出岩体应变软化特性和裂隙对岩体的损伤作用,可对维护围岩体的稳定性提供参考。     

三峡船闸高边坡开挖卸荷弹塑性损伤分析

本文建立了断续裂隙岩体的三维弹塑性损伤本构模型，并将该模型应用于三峡船闸高边坡，进行了边坡开挖弹塑性损伤三维非线性有限元计算，获得了一些有益的成果和结论。     

开挖扰动对裂隙岩质边坡损伤的影响

岩体可视为非均质的多相复合结构,其内部存在各种天然裂隙。基于连续介质损伤力学及断裂力学理论,分别分析弹性阶段的初始损伤和开挖造成裂隙扩展的损伤,推导出裂隙岩体弹塑性损伤本构关系;通过二次开发将弹塑性损伤本构方程程序化,编译FLAC3D自定义裂隙岩体弹塑性损伤扩展本构模型。应用自定义本构模型对广西凤山县石灰岩矿山边坡进行数值模拟分析,结果表明:边坡中上部损伤度较高,两步开挖后产生较大的位移,即边坡中上部裂隙存在扩展贯通进而发生滑移的可能,应对该区域进行系统的锚固。     

裂隙岩体的渗流场与损伤场耦合分析模型及其工程应用

利用流体扩散能量叠加原理，建立了裂隙岩体介质的渗透张量数学表达式。综合运用断裂力学和损伤理论，探讨了复杂应力状态下多裂隙岩体的本构关系以及压剪裂纹的启裂准则，建立了裂隙岩体在压剪，拉剪应力状态下损伤演化方程，给出了裂隙岩体损伤场与渗流场耦合方程。在此基础上，用已编成的有限元计算程序对三峡永久船闸高边坡稳定性进行了分析。     

裂隙岩体的渗流-损伤耦合分析模型及其工程应用

本文对裂隙岩体中的渗流提出一种渗流-损伤耦合分析模型,这个模型将岩体中的裂隙模拟为具有一定张开度的扁平圆盘裂纹,由现场裂隙统计分析和计算机Monte Carlo法产生随机裂隙网络系统,计算裂隙的空间连通率,对其力学行为,运用损伤断裂力学模型予以描述。本文阐述了渗流对裂隙岩体的力学作用和岩体的应力状态对裂隙渗透特性的影响,根据不同应力状态下,裂隙的损伤断裂扩展过程建立起渗透张量的演化方程。最后提出了有限元分析程序并将其应用于工程实践。     

渗流损伤耦合模型在三峡工程中的初步应用

利用流体扩散能量叠加原理，建立了裂隙岩体人质的渗透张量数学表达式，综合运用新裂力学和损伤理论，探讨了复杂状态下多裂隙岩体的本构关系以及压剪裂纹的启裂准则，建立了裂隙岩性在压剪，拉剪应力状态下损伤经方程，给出了裂隙岩体损伤场与渗流场耦合方程，在此基础上，编制了平面有限元计算程序以对三峡就久船闸高边坡稳定性进行分析。     

基于工程混合物理论的饱和裂隙岩体组合本构模型

为了从理论和数值上分析饱和岩体工程的变形和稳定,需要创建饱和裂隙岩体本构模型。根据工程混合物理论,把饱和多孔介质应变分解为骨架应变、固相基质应变和流体基质应变。通过均匀化响应原理建立了饱和多孔介质的势函数本构理论,提出Terzaghi有效应力决定骨架应变、固相基质应力决定固相基质应变和裂隙孔压决定流相基质体应变等本构规律。根据经典岩体力学理论,把饱和裂隙岩体视为由裂隙构成孔隙的饱和多孔介质,建立了饱和裂隙岩体的组合本构模型。算例分析表明:根据本文理论建立的饱和裂隙岩体组合模型能够合理考虑裂隙流体的浮托力,具有较小的孔压系数和各向异性的受力特性。饱和裂隙岩体组合模型可用于海底隧道裂隙围岩在开挖过程中的流固耦合工程特性分析。     

裂隙岩体二维渗流水力学理论模型研究

本研究主要内容包括 :裂隙岩体随机网络模拟、分形几何描述裂隙岩体参数几何特征、二维裂隙岩体等效渗透系数估算、二维裂隙岩体渗流应力耦合 非耦合模型、三维等效连续介质渗流模型、二维裂隙岩体连续介质与离散介质耦合模型、渗流模型与离散元应力模型耦合分析工程问题等。(1)利用三维裂隙网络随机模拟模型 ,针对乌江构皮滩水利枢纽工程平硐裂隙数据 ,研究其裂隙几何参数的分布情况 ,对其中一个优势裂隙组进行了模拟和检验。在模型中 ,基于蒙特卡罗方法 ,对裂隙隙宽的模拟进行了尝试。并应用分形几何的理论对其网络分维和裂隙数分维进行了研究 ,提出应用分形几何来模拟裂隙岩体中裂隙几何参数的方法。(2 )基于裂隙网络的转形 ,提出了裂隙岩块等效渗透系数的简便算法。与数值计算方法比较 ,其计算更简便迅速。 (3)推导了裂隙渗流和应力耦合的理论关系 ,建立二维裂隙岩体渗流应力耦合 非耦合非稳定流模型和三维等效连续介质渗流模型。耦合模型中应用经典耦合关系进行了计算验证 ,模型可以计算多种耦合关系。 (4)建立二维裂隙岩体连续介质和离散介质耦合非稳定流模型 ,并对其数值算法进行了研究。耦合模型使用离散介质渗透理论描述岩体主干裂隙中的水运动 ,使用连续介质渗流理论来描述岩体次要裂隙及孔     

拉剪应力状态下裂隙岩体动态损伤演化

岩体开挖是一个不断卸荷、变形损伤、质量劣化的动态力学过程。卸荷状态下,拉剪复合断裂是岩体断裂中最危险的一种情况。现应用断裂力学和损伤力学,对裂隙卸荷损伤岩体的力学性质进行研究。总结拉剪应力状态下裂隙岩体损伤力学模型,分析得出：拉剪应力状态下裂隙裂化、损伤积累,损伤演化表现为＂动态损伤＂;而后以某水电站边坡的开挖卸荷为例,验证了岩体裂隙损伤贯通直至破坏的过程。     

单裂隙层状岩体渗流模型研究

介绍了岩体渗流研究所涉及的渗流介质、岩体结构、分析方法，以及渗透系数；界定了层状岩体渗流模型的材料特性和定解条件，推导了单裂隙层状岩体渗流模型，讨论了应用该模型的方法，以期能为裂隙岩体渗流研究提供些许理论参考。     

基于传递矩阵算法的裂隙注浆扩散机制研究

在裂隙岩体注浆工程中,由注浆压力引起的裂隙位移对注浆扩散过程影响显著.为研究浆体在裂隙岩体流动时浆液的扩散规律,克服以往假设裂隙无开度变化且仅在单一裂隙内考虑浆液扩散的情况,将传递矩阵算法引入宾汉流体本构方程,利用传递矩阵求解任意位置处的裂隙位移,同时建立考虑浆液在岩体间劈裂注浆的简化裂隙岩体模型通过加设阻力来模拟浆液...     

裂隙岩体渗流耦合数值分析方法及其工程应用

针对岩体中主干裂隙和网络状裂隙提出了耦合渗流数值模型模拟分析岩体地下水三维渗流的方法。使用离散介质渗流模型描述岩体主干裂隙中的水运动，使用连续介质渗流模型描述网络状裂隙中水运动。连续介质充满整个研究域，离散介质按主干裂隙的实际空间分布嵌入连续介质中，并依据裂隙壁水力条件耦合两者。该方法逐个计算主干裂隙的渗流，充分体现主干裂隙的特殊水力作用；同时又避免了逐个计算网络状裂隙中的渗流所带来的困难，可以在较大尺度上分析渗流，便于工程应用。理论例子显示它能比较客观地反映裂隙岩体的渗流特性。该方法被应用到乌江构皮滩水利枢纽岩体渗流的分析中。     

裂隙岩体渗流耦合数值分析方法及其工程应用

针对岩体中主干裂隙和网络状裂隙提出了耦合渗数值模型模拟分析岩体地下水三维渗流的方法。使用离散介质流模型描述岩体主干裂隙中的水运动，使用连续介质流模型型描述网络状裂隙中水运动。连续介质充满足整个研究域，离散介质按主干裂隙的实际空间分布嵌入连续介质中，并依据裂隙壁水力条件耦合两者。该方法逐个计算主干裂隙的渗流，充分体现主干裂隙的特殊水力作用；同时又避免了逐个计算网络状裂隙中的渗流所带来的困难，可以在较     

基于多尺度的岩体地下结构开挖研究

依据度分析的思想,基于考虑岩体材料尺度节理裂隙特性的各向异性强度模型,建立了岩体地下结构尺度的等效分析模型,分析了施工过程中节理裂隙岩体的应力释放特征对地下结构的影响。对比分析各向异性本构模型和摩尔库伦本构模型的结果表明,采用考虑节理裂隙分布特性的各向异性等效多尺度分析模型能较好的反映节理特征,准确地反映岩体在地下结构施工过程中的塑性应变主要发生在节理面方向的现象。同时,各向异性本构模型可以较好的改善网格的特性,提高计算的效率和收敛性,为复杂地质条件下的地下结构的模拟奠定基础。     

裂隙岩体渗流新模型

为适应网状和层状渗透结构，根据多边形裂隙网络理论．确立了裂隙网络生成的原理和方法，系统地推导了在渗流和应力耦合作用下裂隙岩体渗流模型。并结合拉西瓦水电站坝区岩体裂隙构造的特征，进行了渗流计算和分析；还与连续介质和裂隙网络渗流模型进行了计算比较。     

三维随机裂隙网络非稳定渗流模型

介绍了在岩体三维随机裂隙网络中进行非稳定地下水渗流分析的数学模型和方法。包括:岩体裂隙系统特征和随机裂隙网络描述，三维裂隙网络非稳定修流数学模型，交叉点和交叉线识别和有限元数值解，井流量在裂隙网络中的分配方法，排水管道问题，非线性模型的迭代解法等。最后，针对裂隙网络中的轴对称井流和任意分布裂隙系统中的排水管道问题对模型进行了应用计算，验证了模型及其算法程序的有效性。     

应力作用下裂隙岩体渗流特性的试验研究

 对在应力作用下接触型岩体裂隙的渗流基本规律作了研究。通过由天然大理石板人工构成的裂隙模型(仿真模型)进行的试验研究，探索了接触型岩体裂隙在大应力及高水头耦合作用下渗流的基本规律，除试验研究外，并做了数值模型分析，以此与试验结果相互验证。     

三维随机裂隙网络非稳定渗流模型

介绍了在岩体三维随机裂隙网络中进行非稳定地下水渗流分析的数学模型和方法。包括：岩体裂隙系统特征和随机裂隙网络描述，三维裂隙网络非稳定渗流数学模型，交叉点和交叉线识别和有限元数值解，井流量在裂隙网络中的分配方法，排水管道问题，非线性模型的迭代解法等。     

三维裂隙岩体渗流混合模型研究

假设裂隙单元与岩体单元交界面上的水头连接，而允许流量不连续，建立了三维裂隙岩体渗流混合模型，给出了相应的有限元计算格式。采用本文建立的数学模型对重力坝坝基渗流进行数值计算，结果表明该模型是合理的，可行的。