基于数值分析参数选取的岩石力学试验

工程岩体力学参数的合理确定是岩石力学界存在的一大难题。针对山区修筑公路常遇开挖自然斜坡坡脚而诱发边坡失稳的情况,对某边坡的岩石进行常规及三轴试验,结合野外工程岩体结构特点及相关经验性资料,以获得边坡稳定分析的岩石力学参数。用这些参数对开挖边坡作非线性有限元分析,所确定的岩石力学参数提高了数值建模的合理性和分析的准确性。     

国内岩石力学数值分析的目前任务

近十年来,国内岩石力学数值分析的发展十分迅速,而且逐渐应用于工程实际,尤其是大量研究生拥入这一领域,无疑促进了我国岩石力学数值分析的发展,但发展中也还存在一些问题,有相当数量的学术论文空谈理论,没有结合实际工程。这既反映了我     

岩石力学课程数值实验教学探索

岩石力学是一门实践性很强的工程学科,实验教学质量的好坏,直接影响课程的教学与效果。文章针对当前扩招后带来的岩石力学常规实验设备及条件不足等问题,提出采用数值实验的实验教学体系,并介绍了数值实验的特点及在岩石力学实验教学中的应用。数值实验教学体系相对于传统的实验教学模式,更有利于学生理解和掌握实验内容,提高实验教学质量,并对有效解决实验教学经费紧张、实验设备不足、实验教学设备陈旧等问题,适应当前中国高校扩招的发展要求提供了有益的参考。     

当前岩石力学数值方法的几点思考

当前岩石力学数值方法的几点思考李宁Ｇ．Ｓｗｏｂｏｄａ（西安理工大学岩土所西安７１００４８）（奥地利茵斯布鲁克大学奥地利Ａ－６０２０）岩石力学是研究岩体材料的物理力学性质并将其应用于工程问题的学科。岩体比任何人工材料的力学特性都复杂，其复杂性可归结为三...     

岩石多裂纹剪切断裂数值试验研究

节理岩体在剪切力作用下的破坏方式常表现为相邻节理的扩展与贯通，因此，研究含预制多裂纹岩打的抗剪强度和破坏模式对工程设计具有重要意义。应用RFPA系统对含断续裂纹剪切试样的断裂过程进行了数值模拟研究，讨论了不同裂纹几何分布对破坏模式和峰值强度的影响。研究结果表明。在相同围压条件下，裂纹贯通模式丰要受裂纹的几何方位控制：由于试样细观缺陷非均匀性的存在，导致岩行断裂主要由拉伸破坏引起，但拉剪混合破坏仍然存在，并对抗剪强度有较大的影响。     

岩石类材料试验系统的一些力学特性

本文从系统稳定理论的观点出发,推导出了Ｈｕｄｓｏｎ提出的试验发生条件;推广传统的塑性公设,提出了临界加载率准则,并将推广的塑性公设,应用到低周循环加载试验中,建立了循环加载试验破坏准则;从能量的观点出发,推导出岩石发生稳定破坏后区仍有局部失稳破坏发生的条件;文中提出的一些观点得到试验的论证。     

随机非均质热弹性力学模型与岩石热破裂门槛值的数值试验研究

考虑岩石细观组构的不同，建立了随机非均匀介质的热弹性力学模型，给出了一般意义下的有限元分析方法。进而，仅考虑热膨胀系数为随机变量，在平面应力模型下，进行了岩石热破裂的数值试验，以花岗岩为样本，对均匀分布、正态分布、韦泊分布3种随机分布下热膨胀系数变化引起的岩石破裂门槛值的变化做了详细研究。结果表明，热膨胀系数的概率分布形式对花岗石热破裂规律及门槛值温度有重要影响。     

裂隙岩样力学特性细观数值试验方法探讨

 节理裂隙岩体力学性质研究是非常复杂的课题。物理模型试验由于制样难、耗资大、结果有限,研究者难以利用其开展系统深入的研究。提出以典型的物理模型试验结果标定数值模型,再利用标定后的数值模型开展系统数值试验研究的思路,既可充分发挥物理模型试验接近实际情况的优势,又可充分利用数值模型试验建模快、成本低等优点。同时,还对数值试验模型的建立、数值试验的定性与定量、数值试验模型的改进、数值试验模型的标定等方面进行了讨论。最后,利用标定、修正后的数值模型试验研究了侧压、裂纹面摩擦因数等在物理模型试验中难以实现的因素对含两条共面裂纹岩样的应力场、强度和宏观破坏模式的影响范围规律。     

岩石力学的数学描述与计算试验技术

岩石力学的数学描述与计算试验技术于学馥（北京科技大学北京１０００８３）１岩石力学的非确定性研究方法与认识过程１．１岩石力学研究方法正从确定性理论转向非确定性研究现在的岩石力学正在从确定性研究转向非确定性方法研究的过程之中,这是认识方法的转变。确定性研...     

岩石力学教学中数值实验与工程实践的结合

针对工科院校岩石力学实践教学环节实行困难的问题,本文提出了结合工程实践的数值实验方法。通过分析数值实验方法以及工程实例案例教学方法的优点,得到了将数值实验与工程实践相结合的必要性。通过实例分析,充分说明了与工程实践相结合的数值实验方法的优越性,对工科院校岩石力学的教学具有一定的指导意义。     

岩体裂隙网络注浆模拟试验系统研制及应用

为研究浆液在岩体裂隙网络内的扩散迁移规律,研制了可视化裂隙恒压注浆试验系统。该系统由供压设备、恒压出浆设备、裂隙模拟设备以及监测设备组成,可根据试验要求设计特定岩体裂隙网络,模拟不同注浆压力、浆液黏度、裂隙开度等多种参数影响下的浆液流动过程,并可研究裂隙岩体中浆液–水/气驱替作用机制。通过单一裂隙注浆理论与试验结果的对比,验证本试验系统的可靠性。基于此,进一步研究随机裂隙网络注浆扩散机制,结果表明:(1)裂隙内同一点压力随注浆压力的增大而增大,随裂隙开度的增大而减小,不随浆液黏度的变化而变化;(2)浆液在裂隙网络内由总流分散为支流后,压力显著下降,流速放缓,且各支流压力与流量分配系数受交叉(分叉)裂隙夹角影响较大。试验系统的研制及研究成果对岩体工程注浆具有一定指导价值。     

大断面软岩硐室开挖非线性力学特性数值模拟研究

运用三维有限差分数值计算软件 (FLAC3D) ,模拟分析了软岩大断面硐室围岩由于开挖方法、开挖顺序的不同而产生不同时效变形与应力状态的力学响应及变形特性。研究结果表明 ,软岩大断面硐室的开挖过程是和应力路径与应力历史密切相关的非线性不可逆过程 ,其开挖设计方案应采用软岩非线性大变形力学设计方法 ,即首先采用力学对策设计 ,然后进行过程优化设计 ,最后进行最优参数设计 ,才能保证硐室围岩在开挖过程中处于最佳稳定状态     

基于数值分析的岩石块体稳定性评价一般性方法

 为解决岩石块体在各种复杂条件下的稳定性评价问题,在已有的岩石块体识别的单元重构–聚合方法基础上,进一步提出基于数值分析的块体稳定性评价一般性方法。该方法以含有块体信息的网格模型为出发点,首先引入界面单元,实现块体–围岩结构面滑移和脱开的模拟。其次,提出可动块体的定义和基于数值分析的块体运动形式判别方法。然后,基于结构面强度折减思路,提出块体安全系数定义和加固分析方法,从而实现基于数值分析的块体稳定性评价。该方法相比于刚体极限平衡法,能够考虑初始地应力、围岩变形和非滑面抗剪性能对块体稳定性影响,且在一定条件下,分析结果可与刚体极限平衡法结果基本等同。最后,通过算例验证了该方法的可靠性、有效性,并论证了其与刚体极限平衡法分析结果的关系。算例结果同时表明：该方法可综合考虑块体几何形态、块体埋深和块体出露高度对其稳定性的影响,能够适应复杂条件下工程岩体开挖过程的块体稳定性评价。该方法与已提出的块体识别方法,构成一套有关岩石块体的“识别–可动性判别–运动形式确定–稳定性评价–加固分析”的完整方法体系,总体平行于当前块体力学分析的常用方法(如块体理论),为研究块体在各种复杂条件下的稳定性演化提供了新的实现思路。     

岩体灌浆的数值模拟

认为浆液只在连通性和渗透性好的裂隙网络中流动,在模拟岩体裂隙网络基础上,建立了裂隙网络宾汉姆浆液的渗透模型,在此模型上对灌浆进行实时模拟。另外还研究了灌浆过程中裂隙变形及对灌浆的影响。计算结果表明通过该模型可预测浆液在岩体中渗透状态,改进灌浆参数.     

岩体工程与岩体力学仿真分析——各向异性开挖卸荷岩体力学研究

概述了岩体工程与岩体力学研究现状 ,讨论了现理论研究成果与岩体工程实际监测资料不相吻合的问题。分析其主要原因 ,是现岩体力学研究理论模型与岩体工程实际力学模型不相吻合所致。故应严格根据岩体工程实际力学动态相应进行岩体力学仿真分析 ,方可得到正确的分析成果。笔者曾提出“卸荷岩体力学”的概念 ,以归纳开挖卸荷岩体力学研究内容 ,已经高边坡和地下工程实例所验证 ,开挖卸荷岩体力学研究是岩体工程及其力学仿真分析的重要组成部分。     

基于流体力学理论的风场数值模拟

利用流体力学理论对自然风进行描述,对风场进行数值模拟.运用基于特征线理论的分离变量算法(Char-acteristic-Based Split,CBS)求解流体域,推导了CBS算法的有限元方程.并利用自主开发的AADS中的流体计算模块对稳态风场进行数值模拟,给出了建筑物表面的风压分布规律,为进一步研究提供基础.     

动载荷条件下波长对岩石试件破坏模式影响的数值模拟

简单运用岩石破裂过程分析RFPA系统研究了均匀与非均匀岩石试样杆在不同波长冲击载荷作用下的剥落过程。数值模拟较好地再现了均匀岩石试样杆在不同应力波波长条件下的不同破坏模式,且数值模拟结果与解析理论结果具有较好的一致性。并在此基础上,进一步研究了非均匀性岩石试样杆在不同波长的冲击载荷作用下的剥落形式及其与均匀岩石试样杆破坏模式的差异。结论表明:RFPA程序能够较好地模拟均匀与非均匀杆在不同应力波波长作用下发生剥落破裂的过程;试件破坏模式不仅与断裂的强度有关,还与作用在试件上的持续时间有关;试件的破裂不仅与应力波的峰值以及波长有关,而且还与岩石的非均匀性密切相关。     

基于ABAQUS的侧贴碳纤维布加固连续梁数值模拟

采用非线性有限元分析软件ABAQUS对未加固连续梁、侧贴碳纤维布加固连续梁进行数值模拟,并将有限元分析结果与试验结果对比。分析表明:与未加固连续梁相比,侧贴碳纤维布加固连续梁的承载力和变形性能明显提高,提高的幅度随碳纤维布侧贴高度增大而降低;基于ABAQUS的有限元分析结果与试验分析结果吻合较好,可在一定程度上有效替代试验分析方法,从而减少试验所需的时间和费用,可以为类似的加固设计和试验提供参考。     

高性能计算技术在岩石力学课程教学中的应用

岩石力学是一门实践性很强的课程,工程实例、实验模型和理论模型的结合将直接影响课程的教学效果。介绍了把基于高性能计算技术的软、硬件平台应用于岩石力学教学的情况,拓宽了传统实验教学中的实验对象,实现了对工程实例、实验模型和理论模型的精细数值表征;通过鼓励学生自发设计模型进行数值模拟分析,激发了学生的思维能力和创造性,有利于学生理解和掌握教学内容。在高性能计算机日益普及的形势下,对国内高校岩石力学教学提供了有益的参考。     

隧道围岩破坏过程数值模拟方法研究

从理论上分析了隧道围岩渐进性破坏机理,以江西某隧道Ⅴ类围岩为背景,基于离散元理论,模拟了隧道围岩的破坏过程,并与现场结果进行了比较分析,PFC模拟结果与现场基本一致,结合数值计算的结果,提出了围岩动态压力拱的概念,研究成果对隧道塌方事故的预防及治理的研究提供了参考。