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...     

岩石力学参数的概率分布的Bayes推断

由于获得岩石力学参数的大样本的困难性，使得统计岩石力学参数概率分布函数成为一个难题。解决工程问题时，一般认为它们服从正态分布，但其精确度十分有限。对于一个具体工程，如何在有限的小样本条件，推断岩石的力学参数概率分布函数一直是一个研究热点。     

岩石力学参数反分析的变分伴随方法研究

在岩土工程参数反分析中,针对梯度类优化方法中梯度向量计算量大且难以求解的问题,引入变分伴随向量,提出了岩石力学参数反分析的变分伴随方法,推导出梯度向量的显示计算公式,梯度向量能够一次性全部算出,计算方便快捷。最后通过数值算例,对比分析表明该方法的有效性。     

岩石抗压强度的随机-模糊分析

对已完成的室内单轴岩石抗压试验结果进行了初步的研究,在采用随机-模糊统计的方法确定岩石单轴抗压强度时发现,随机-模糊统计比通常的随机统计方法得出的数字特征指标的变异性要小。以实际出现的事件可能性最大原则为出发点,克服了传统的随机统计仅仅单独地顾及了试样的随机性而没有顾及试样的模糊性,为工程实践中岩石抗压强度的指标提供了更为实用的分析方法。     

岩石统计损伤本构模型及其参数反演

结合连续强度理论和统计理论,从岩石内部缺陷分布的随机性出发,建立了岩石统计损伤本构模型。分析结果表明,将岩石破坏准则作为微元强度分布变量建立统计损伤本构模型时,破坏准则的选择对建立的模型曲线和损伤岩石等效弹性模量的影响较大,因此应选取合适的岩石破坏准则。运用岩土工程反演分析方法,求解了本构模型中的统计分布参数,使所得的统计损伤本构模型能够考虑应力状态对模型曲线的影响。与前人理论曲线和试验结果的比较表明,所建立模型合理且具有工程实用价值。     

基于DSCM-FEMU的岩石力学参数反演研究

将数字散斑相关方法(DSCM)与有限元模型修正方法(FEMU)相结合,建立了岩石力学参数反演流程。首先,通过数字散斑相关方法,获取实验中岩石试件受载条件下的应变场;其次,利用有限元模拟方法,获取数值模型中的应力场;最后,构建最小二乘目标函数,并且通过不断更新有限元模型中给定的力学参数进行优化计算。当目标函数收敛时,得到与实验结果最匹配的力学参数。研究结果表明:(1)数字散斑相关方法与有限元模型修正法相结合,可以实现材料的力学参数反演;(2)得到以实验应变场、有限元应力场、材料弹性模量和泊松比组成的参数优化目标函数;(3)以三点弯曲实验为例,反演得到花岗岩的弹性模量和泊松比。     

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。     

具有统计损伤的岩石弹塑性本构模型研究

利用细观力学的Eshelby等效夹杂方法建立了岩石的弹塑性损伤统计本构模型，在该模型中采用了总体应变与各组成相间应变关系与总体应力与各组成相间应力关系不一样的假设，并用最优化方法确定该模型参数。建立的模型能够反映岩石破坏前应力．应变关系和轴向应变．横向应变关系，与试验结果比较表明该模型是合理的。     

随机节理岩体变形与强度参数及其尺寸效应的数值模拟研究

节理岩体力学参数及其尺寸效应一直以来都是岩体研究的热点和难点,但对于基于结构面网络模型进行数值模拟的研究尚未见报道。笔者以小湾坝基卸荷岩体为例,在对现场节理进行大量统计的基础上,分析出节理特征值的分布函数,再运用蒙特卡罗方法建立了其结构面网络模型。在此基础上,利用编制的接口程序和现有的FLAC3D岩土分析软件,实现了对随机节理结构面网络模型的不连续位移数值模拟。模拟结果表明:小湾坝基卸荷岩体变形模量与岩体尺寸的关系服从负指数分布,而强度参数与岩体尺寸的关系基本服从负幂函数分布,其结果与现场斜面载荷试验及经验评估参数结果较为接近。     

外包式钢柱脚研究现状与设计方法探讨

结合现存的研究成果,对国内外外包式钢柱脚设计方法进行对比,找到各种设计方法存在分歧的方面,为今后外包式钢柱脚的研究指明具体方向,推动钢结构技术的发展。     

岩石断裂和损伤的研究现状

从岩石断裂和损伤力学角度以及细观角度对岩石的断裂和损伤理论的研究现状进行了综述分析,指出岩石强度理论的研究由经典强度理论向断裂强度理论、损伤强度理论发展。     

基于振型叠加法的顺层边坡非平稳随机地震响应及动力可靠度分析

为研究非平稳随机地震激励下顺层岩质边坡的动力可靠性问题,采用振型叠加法和虚拟激励法,建立含多层软弱结构面的顺层岩质边坡非平稳随机地震响应的快速算法,根据响应结果,采用首次穿越破坏准则,进一步推导出非平稳地震下顺层岩质边坡动力可靠度计算的解析表达式.在此基础上,通过MATLAB软件平台编写相应的程序以实现计算数据和结果图...     

岩体物理力学参数取值方法研究

对目前常用的求取岩体物理力学参数的试验法、经验分类法、综合法等方法作了简要的总结介绍,并作出有关评价,在合理确定岩体力学参数的基础上保证岩体工程的可靠性。     

岩体力学课程教学方法探讨

岩体力学课程是土木工程和地质工程等专业的基础理论课程,也是本科阶段重要的专业课程。文章总结出岩体力学课程本科教学的三个重要理念：突出岩体介质的复杂性、强调岩体力学理论的实践性、阐明岩体力学发展的前瞻性。实际证明,将这三大理念在课堂教学融会贯通,能够让学生更加完整地学习岩体力学知识体系的精髓。     

岩体力学参数确定方法研究

结合理论及实践成果,研究探讨了岩体力学参数的确定方法,方法大致有：室内试验、现场试验、位移反分析、现场工程地质调查和室内计算等,从而准确确定岩体参数,保证模型计算结果的正确性。     

单试件法测定岩石强度参数的修正方法

分析单试件法测定岩石内聚力c和内摩擦角φ产生误差的原因,提出一种对单试件法各级围压下获得的三轴试验强度的修正方法。用泥岩试件分别在常规多试件和单试件法下的试验结果验证两种方法测定内聚力c和内摩擦角φ存在的差异,以及修正方法的有效性。     

岩体强度评价理论研究现状评述

分别介绍了RMR评价方法、Q评价方法、RSR评价方法三种常见的岩体质量评价方法,在此基础上总结了较为流行的岩体理论强度准则及经验准则,并对今后岩体强度评价理论的发展做了展望,对促进该领域研究工作具有积极意义。     

深部原位岩石力学构想与初步探索

深部资源开发的基础是研究深地科学规律,关键是探明不同赋存深度原位环境对岩石物理力学行为影响的差异性规律.适用于浅部资源开采的岩石力学实验与理论研究很难充分考虑不同深度原位赋存环境对岩石物理力学特征和工程的影响.提出深部原位岩石力学构想的定义和内涵,利用取自松科二井同一地质区域的10个不同深度(1 000?6 400...