岩石非线性黏弹塑性蠕变模型研究

 引进岩石时效强度理论及Kachanov损伤理论,建立以时间变量表示的岩石损伤表达式,并将其与岩石黏塑性流变参数相联系,建立包含加载时间、加载应力等变量在内的岩石黏塑性流变参数非线性表达式,代入西原模型后即建立非线性黏弹塑性蠕变模型。当岩石受到的应力大于岩石长期强度时,岩石即出现损伤,岩石内部的微结构发生变化,岩石的黏塑性流变参数将随时间非线性变化。将建立的模型编入有限元计算程序,并进行数值试验,结果表明所建立的非线性黏弹塑性蠕变模型,可以统一描述软岩和硬岩的蠕变破坏过程,既可以描述软岩在加速蠕变阶段的渐变破坏过程,又可以描述硬岩在加速蠕变阶段的陡然破坏过程,具有广泛的适应能力。将大理岩、盐岩的蠕变破坏试验结果与计算模拟结果进行对比,两者基本吻合,从而验证了模型的正确性。这些成果表明所建模型将具有良好的应用前景。     

围垸堤防防渗措施对垸内渗流状况的影响分析

堤防加固以后,在堤防内布置了混凝土防渗墙。为了研究混凝土防渗墙的施工是否会导致垸内地下水状况的变化以及影响垸内生产、生活,需要对堤防加固后垸内渗流场进行计算分析。利用三维渗流有限元方法,计算分析了堤防内设置防渗体对于垸内区域渗流场的影响。首先在分析区域地层、水文及水文地质基础上,建立了有限元计算模型,确定了计算方案。然后,针对洪水期、常态期及枯水期,分别计算了无防渗设施、有防渗设施情况下的区域渗流场;在此基础上,对比分析了渗流场的差异、渗流量的变化情况等。最后得出结论:除了堤防局部位置外,防渗设施对于垸内地下水分布范围基本没有影响;在洪水期,防渗体具有明显抗灾作用;而在常态期外湖水位下降,垸内需水时,防渗体对于垸内渗流量影响相应下降,且在下降到一定水位后,几乎没有影响;在枯水期,防渗体则具有抑制垸内水流外渗的益处。更多还原     

基于Mohr强度理论的双参数抛物线型屈服准则

从Mohr强度理论出发,对双参数强度理论进行分析,特别是对双参数抛物线型屈服准则进行研究,推导了双参数抛物线强度准则的多种表达形式,分析了该屈服准则在应力空间中的展布特征,证明了双参数抛物线准则在偏平面上分别以两种曲线形式出现,即分段抛物线和分段直线,两者在应力空间中是光滑连接的．两种曲线构成的屈服轨迹都含有角点,对角点进行了修圆处理．通过将该屈服准则嵌入有限元程序,实现了基于双参数抛物线型屈服准则的破坏计算分析．     

新的岩石节理粗糙度指标研究

首先,基于节理轮廓线提出一个剪切粗糙度指标(SRI),新指标由3个粗糙度参数构成,描述节理平均起伏度、起伏的方向性、起伏分布特点以及粗糙的分形特性,并建立新指标与JRC之间的拟合关系。其次,基于三角形面积单元离散的三维节理面,将剪切粗糙度指标推广到三维形式,从而使得新指标能够描述节理的三维形貌特征。最后,以张拉型花岗岩节理作为算例,计算结果表明新指标能较好地反映节理的各向异性粗糙特性。新指标物理意义明确,计算方便,能够表征节理的主要粗糙特性,为进一步研究岩石节理的剪切力学特性奠定基础,具有重要的理论意义。     

水泥基材料接触溶蚀的三维有限元数值模拟

数值模拟方法是研究水泥基材料接触溶蚀问题的有效手段,但三维有限元数值模拟问题一直还未得到有效解决,为此,笔者开展了如下研究:①基于质量守恒定律,推导钙离子传输控制方程,并结合固液平衡关系曲线、孔隙率演化模型与有效扩散系数演化模型建立三维钙溶蚀数学模型;引入离子交换边界条件考虑接触边界浓度变化,为钙溶出量计算提供依据;②根据Galerkin有限元方法导出有限元计算格式,实现模型数值求解;通过算例验证,检验三维接触溶蚀模型及程序的正确性。结果表明:该三维模型能够用于模拟水泥基材料发生的多维溶蚀;针对圆柱体试件开展三维溶蚀数值试验,得到了各溶蚀特征量的时空分布规律;在三维状态下,接触溶蚀发展呈现出由表及里,各处溶蚀速率由快到慢,径向溶蚀速率大于轴向溶蚀速率的总体特征。研究结果为水泥基材料的溶蚀影响分析提供了理论基础及方法。     

节理岩体脆性破坏过程的有限元模拟

讨论节理岩体的变形破坏概化模型,分析其三种破坏模式:岩块破坏而节理未破坏;节理破坏 而岩块未破坏;节理与岩块同时破坏。根据所提出的破坏模式,建立对应的节理岩体屈服破坏本构关 系;并在此基础上,基于ＡＢＡＱＵＳ二次开发平台编制计算子程序。将所建模型应用于青松电站引水隧洞 围岩的变形破坏分析,证明其可以运用于实际工程,能较好反映脆性节理岩体的变形破坏情况。计算结 果表明该模型可以准确反映围岩的变形量及应力分布,验证了节理面对节理岩体屈服破坏的影响。     

边坡初始地应力场的应力函数与有限元联合反演法

利用应力函数及有限元方法，建立用待定参数表示的初始应力场，通过和实测应力值比较，用优化方法计算待定参数值，算得初始地应力场．该法能考虑岩体结构、岩性及地形等因素对初始应力场的影响．实际工程算例表明，这种方法具有良好的实用价值．     

块状结构岩体的无压渗流分析方法

利用三维岩石块体系统的自动识别方法生成岩体的结构面网络,并将初流量法引入到三维网络无压渗流的变发方程,从而建立了块状结构岩体中的网络无压渗流分析方法,对某拱坝坝肩的分析表明,所建立的方法是合理有效的。     

三峡永久船闸岩石高边坡稳定反馈分析的初步研究

建立了岩石高边坡分步开挖稳定性反馈分析模型,分析过程中考虑了岩体爆破松动及卸荷的影响.对三峡工程永久船闸高边坡各开挖步进行了相应的预报,结果表明,该方法具有较高的实用价值     

两种内嵌软化带的有限元计算方法的比较

首先对两种内嵌软化带的有限元计算方法作简单的介绍，然后从平衡方程，断裂面应力和单元应力的相互关系以及对刚体位移的适应能力等方面对两种方法进行比较，得出一些有用的结论，为进一步研究指明了方向。