細(xì)觀非均質(zhì)巖石材料的力學(xué)及變形性質(zhì)數(shù)值研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展,大量的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)陸續(xù)展開,在土建、交通、水利、礦山、石油和核廢料儲(chǔ)庫等工程領(lǐng)域都存在著大量的巖土工程課題,深基坑高邊坡以及高地應(yīng)力地下工程的開挖、支護(hù)和穩(wěn)定性分析問題日益突出,需要巖土工程的科研技術(shù)人員去解決其中的難題。巖石是由顆粒、空隙、裂隙及膠結(jié)物組成的非均質(zhì)材料,非均質(zhì)性對(duì)巖石的力學(xué)及變形性質(zhì)影響顯著。在巖石的破裂過程中,缺陷的存在對(duì)巖石的破壞形態(tài)起著重要的作用,裂紋的萌生和擴(kuò)展也和同巖石的非均質(zhì)性密

2、切相關(guān)。巖石材料的失穩(wěn)與破壞、應(yīng)變局部化、剪切帶等熱點(diǎn)問題的解決也離不開對(duì)巖石材料復(fù)雜性的研究,特別是非均質(zhì)性的研究。因此開展巖石材料非均質(zhì)性的研究,具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和工程意義。本文主要分析了巖石材料的細(xì)觀非均質(zhì)性,包括以下內(nèi)容:
　　 (1)非均質(zhì)巖石的建模方法研究。在FLAC3D中實(shí)現(xiàn)了基于數(shù)值圖像技術(shù)的非均質(zhì)巖石建模；含隨機(jī)缺陷的非均質(zhì)巖石建模:參數(shù)滿足統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律的非均質(zhì)巖石建模。巖石的強(qiáng)度和變形參數(shù)可以滿足Weibu

3、ll統(tǒng)計(jì)分布。這些建模方法研究和實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大了FLAC3D的研究范圍,使之可以更方便的應(yīng)用與非均質(zhì)材料的性質(zhì)和工程應(yīng)用的研究上,同時(shí)可以結(jié)合FLAC3D自身的優(yōu)點(diǎn),如包含豐富的巖土本構(gòu)模型,可以進(jìn)行滲流、動(dòng)力和流變等模式的分析等,為進(jìn)一步研究巖石材料各種參數(shù)非均質(zhì)性做好了準(zhǔn)備。
　　 (2)應(yīng)變軟化本構(gòu)模型的介紹和改進(jìn)研究。本文首先對(duì)應(yīng)變軟化本構(gòu)模型做了簡(jiǎn)要的介紹,該模型是巖土工程中常用的本構(gòu)模型并可以分析巖石峰后軟化特性；其次分析

4、了該本構(gòu)模型的優(yōu)點(diǎn)和不足,即該模型不能反映巖石損傷破壞后彈性模量的變化,也不能反映圍壓對(duì)巖石本構(gòu)的影響；最后針對(duì)其不足之處通過FISH語言編程做了改進(jìn),通過實(shí)例對(duì)比驗(yàn)證了改進(jìn)模型的優(yōu)點(diǎn)和有效性。
　　 (3)非均質(zhì)巖石的力學(xué)及變形性質(zhì)研究。在第二章非均質(zhì)巖石建模技術(shù)研究的基礎(chǔ)上,基于FLAC3D進(jìn)行了非均質(zhì)巖石的力學(xué)試驗(yàn)數(shù)值研究。研究了含隨機(jī)缺陷的巖石材料的變形性質(zhì)及破壞過程,不同缺陷數(shù)目對(duì)巖石的力學(xué)及變形性質(zhì)影響,含隨機(jī)缺陷的