脆性巖石強(qiáng)度問(wèn)題及其結(jié)構(gòu)面模擬.pdf

1、本文對(duì)脆性巖石的破壞問(wèn)題從強(qiáng)度理論和結(jié)構(gòu)面數(shù)值計(jì)算方面作了一定的工作，分別從尺度問(wèn)題、計(jì)算模型、強(qiáng)度問(wèn)題及結(jié)構(gòu)面模擬分別展開(kāi)，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(diǎn)，并對(duì)在不同尺度下的模型建立提出了相應(yīng)的建議。 2.詳細(xì)推導(dǎo)了雙參數(shù)拋物型Mohr強(qiáng)度準(zhǔn)則的一系列公式。首先根據(jù)簡(jiǎn)單拉伸和壓縮實(shí)驗(yàn)推導(dǎo)了該模型參數(shù)的公式，討論了第一主應(yīng)力和第三主應(yīng)力之間的關(guān)系及破壞

2、模式；然后定義了摩擦角和破壞角，導(dǎo)出了相應(yīng)的公式，并且給出了兩者之間關(guān)系。 3.根據(jù)脆性材料微粒對(duì)之間距離超過(guò)特定距離而破壞的微觀機(jī)理，并結(jié)合宏細(xì)觀試驗(yàn)結(jié)果指出的絕大多數(shù)的破壞顆粒對(duì)的方向與σ1的方向之間的夾角都大于零度這一事實(shí)，導(dǎo)出了新的脆性材料受拉破壞準(zhǔn)則：σ1+ασ2+βσ3≤[σ]，式中系數(shù)β與材料的優(yōu)勢(shì)角θ(破壞顆粒對(duì)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(guān)。同時(shí)還指出了經(jīng)典強(qiáng)度理論由于沒(méi)有考慮優(yōu)勢(shì)角從

3、而導(dǎo)致了它們與宏觀實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符。 4.目前巖土工程最常用的結(jié)構(gòu)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(shí)收斂困難。通過(guò)對(duì)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(wèn)題則不復(fù)存在，并討論了計(jì)算中的剛體位移問(wèn)題。 5.雖然Newton下山法擴(kuò)大了Newton法的收斂范圍，但對(duì)于像接觸這樣強(qiáng)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(jìn)入收