工程巖體漸進(jìn)破壞的廣義粒子動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬.pdf

1、復(fù)雜受力條件下各類大型巖體工程的穩(wěn)定性歷來(lái)備受關(guān)注，無(wú)網(wǎng)格法作為數(shù)值分析的一大類方法，在描述工程結(jié)構(gòu)體漸進(jìn)破壞，模擬巖石材料的裂紋擴(kuò)展方面具有優(yōu)勢(shì)，可用于判斷工程的穩(wěn)定性，是目前巖土工程數(shù)值分析方法領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文基于學(xué)者對(duì)無(wú)網(wǎng)格算法的已有研究，提出應(yīng)用于巖石工程領(lǐng)域的廣義粒子動(dòng)力學(xué)法（General Particle Dynamics,GPD法）。研究工作主要有以下幾個(gè)方面：
　?、偬岢鲞m用于巖石類材料漸進(jìn)破壞模擬的無(wú)網(wǎng)

2、格GPD法。方法基于連續(xù)介質(zhì)守恒方程，用威布爾統(tǒng)計(jì)學(xué)方法描述巖石不均質(zhì)特點(diǎn)，采用巖石本構(gòu)方程和巖石力學(xué)的參數(shù)，沿用無(wú)網(wǎng)格配點(diǎn)法中光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)（Smoothed Particle Hydrodynamics，SPH）方法的離散思想，引入巖石屈服準(zhǔn)則等，使得GPD法能較好的模擬彈脆性巖石材料的裂紋擴(kuò)展。
　　②無(wú)網(wǎng)格GPD法作為動(dòng)態(tài)數(shù)值模擬方法，用于準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)模型?；趲r石單軸壓縮GPD模型，模擬二維和三維巖樣中裂紋的擴(kuò)展，同時(shí)

3、考察巖樣模型的應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)、破壞模式等，模擬結(jié)果與單軸壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行對(duì)比，考察GPD程序在準(zhǔn)靜態(tài)試驗(yàn)中的可靠性。
　?、蹮o(wú)網(wǎng)格GPD法用于簡(jiǎn)單邊坡漸進(jìn)破壞數(shù)值模擬。將強(qiáng)度折減法（Shear strength reduction method，SRM）融入GPD法，通過(guò)臨界強(qiáng)度折減系數(shù)（Shear strength reduction factor，SRF）定義了配點(diǎn)型無(wú)網(wǎng)格算法中邊坡的安全系數(shù)，用于評(píng)價(jià)巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性。

4、>　?、軣o(wú)網(wǎng)格GPD法用于混凝土抗滑樁加強(qiáng)型簡(jiǎn)單邊坡漸進(jìn)破壞的數(shù)值模擬。將抗滑樁加固邊坡看做抗滑樁和巖質(zhì)邊坡兩種材料耦合作用的模型，在GPD法中融入耦合邊界條件和邊界粒子作用方式，在無(wú)網(wǎng)格法自適應(yīng)的特點(diǎn)下，可實(shí)現(xiàn)對(duì)抗滑樁加固巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)。
　　⑤彈塑性GPD法的建立。將考慮剪脹性的彈塑性理論引入GPD法，同時(shí)將隧道模型簡(jiǎn)化為彈塑性圓形隧道模型，采用G PD法從塑性角度評(píng)估、描述圍巖穩(wěn)定性。
　?、藿⒖紤]動(dòng)態(tài)特征的G

5、PD法，并應(yīng)用于巖爆模型。將適用巖石“高地應(yīng)力+動(dòng)態(tài)擾動(dòng)”力學(xué)狀態(tài)的含率效應(yīng)的HJC強(qiáng)度模型引入GPD法，用于判斷隧洞中巖石GPD粒子屈服，在含不同預(yù)置裂紋的圓形隧道模型中，實(shí)現(xiàn)GPD法對(duì)深部圍巖巖爆的模擬。
　　⑦以錦屏二級(jí)水電站隧道為研究背景，采用理論分析、GPD數(shù)值模擬方法對(duì)引水隧洞、輔助隧洞的穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。通過(guò)GPD法對(duì)錦屏二級(jí)水電站隧道的力學(xué)場(chǎng)量、圍巖漸進(jìn)破壞、圍巖坍塌等進(jìn)行精細(xì)模擬，嘗試GPD法用于預(yù)測(cè)工程巖爆發(fā)生