脆性巖石強度問題及其結(jié)構面模擬.pdf

1、本文對脆性巖石的破壞問題從強度理論和結(jié)構面數(shù)值計算方面作了一定的工作，分別從尺度問題、計算模型、強度問題及結(jié)構面模擬分別展開，主要內(nèi)容如下： 1.將巖石分為礦物尺度、巖石尺度、巖體尺度和地質(zhì)尺度，討論了不同尺度下巖石的特點，并對在不同尺度下的模型建立提出了相應的建議。 2.詳細推導了雙參數(shù)拋物型Mohr強度準則的一系列公式。首先根據(jù)簡單拉伸和壓縮實驗推導了該模型參數(shù)的公式，討論了第一主應力和第三主應力之間的關系及破壞

2、模式；然后定義了摩擦角和破壞角，導出了相應的公式，并且給出了兩者之間關系。 3.根據(jù)脆性材料微粒對之間距離超過特定距離而破壞的微觀機理，并結(jié)合宏細觀試驗結(jié)果指出的絕大多數(shù)的破壞顆粒對的方向與σ1的方向之間的夾角都大于零度這一事實，導出了新的脆性材料受拉破壞準則：σ1+ασ2+βσ3≤[σ]，式中系數(shù)β與材料的優(yōu)勢角θ(破壞顆粒對的方向與σ1的方向之間的夾角的某種平均)和泊松比μ有關。同時還指出了經(jīng)典強度理論由于沒有考慮優(yōu)勢角從

3、而導致了它們與宏觀實驗結(jié)果不符。 4.目前巖土工程最常用的結(jié)構面單元是Goodman單元，但它的法向剛度和切向剛度的確定受人為因素影響較大，且有時收斂困難。通過對接觸模型光滑化，即作為約束函數(shù)處理，加入Goodman單元后，上述問題則不復存在，并討論了計算中的剛體位移問題。 5.雖然Newton下山法擴大了Newton法的收斂范圍，但對于像接觸這樣強的非線性還是力不從心，本文還研究了該算法，并提出了兩種使其很快進入收