基于FLAC3D的巖石含水蠕變損傷模型的開發(fā)與應用.pdf

1、巖石蠕變是巖石材料重要的力學特性之一，隨著國內(nèi)外許多地下工程的開采水平不斷加深，巖石蠕變，特別是軟巖蠕變對工程穩(wěn)定性的影響越來越大。同時，巖石含水率的變化會使巖石的結構和力學性能發(fā)生不同程度的劣化，蠕變損傷也是巖石內(nèi)部裂隙變化的產(chǎn)物之一，兩者都會對巖石的蠕變性能產(chǎn)生不可忽視的影響。然而，目前巖石含水劣化和巖石蠕變損傷在本構關系上耦合的研究并不完善。此外，大型數(shù)值模擬軟件FLAC3D(Fast Lagrangian Analysis of

2、 Continua)中的幾種蠕變模型既無法模擬巖石加速蠕變階段，也未考慮巖石含水率對巖石蠕變的影響，這顯然無法滿足工程中對含水巖石蠕變模擬的研究與應用需求，在一定程度上也影響了FLAC3D的應用范圍。因此，本文基于含水劣化效應與蠕變損傷理論，將含水開關元件與蠕變損傷閥值引入蠕變元件模型，建立了巖石含水蠕變損傷模型，實現(xiàn)了巖石含水劣化與蠕變損傷在本構關系上的耦合。以下是論文研究的主要任務和發(fā)現(xiàn):
　　巖石含水蠕變損傷模型與軟巖的三軸

3、壓縮蠕變試驗結果取得了較好的擬合效果，驗證了模型模擬含水巖石蠕變?nèi)^程的適用性與優(yōu)越性。通過麥夸特法+通用全局優(yōu)化(LM-UGO)算法反演出了模型參數(shù)，分析發(fā)現(xiàn)模型中的彈性模量E3和黏性系數(shù)η3隨含水率增大而減小，系數(shù)α隨含水率增大而增大的變化規(guī)律。之后在C++語言和FLAC3D中Fish語言的環(huán)境下，通過推導模型本構方程的三維差分形式，并利用FLAC3D所提供的接口實現(xiàn)了模型的二次開發(fā)，使巖石含水蠕變損傷模型的執(zhí)行效率與FLAC3D中