基于塊體單元法的裂隙巖體數(shù)值模擬及其應(yīng)用.pdf

1、本文在詳細(xì)介紹塊體單元法理論的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)和功能擴(kuò)展。在位移模式中，不僅考慮塊體的剛體位移，將塊體的常應(yīng)變也作為基本未知量，從而使計(jì)算能夠考慮塊體的彈塑性，增加了計(jì)算的精度；推導(dǎo)了分析溫度場(chǎng)的塊體單元法的有關(guān)方程和處理溫度應(yīng)力的公式；在塊體的接觸面內(nèi)引入巖體粘彈塑性流變模型，來(lái)分析裂隙巖體的流變問(wèn)題；建立了裂隙巖體變形與裂隙滲流耦合分析模型；為充分發(fā)揮塊體元和有限元各自的優(yōu)點(diǎn)，建立了有限元與塊體元混合分析模型；采用離散的錨桿單

2、元和引入殼單元，建立了噴錨巖體力學(xué)分析實(shí)用的塊體單元法模型；并將這些理論應(yīng)用于實(shí)際工程問(wèn)題，利用基于塊體單元法的極限分析，探討了如地下洞室群、邊坡、重力壩和拱壩及壩肩巖體等工程的穩(wěn)定性問(wèn)題，取得了不少對(duì)實(shí)際工程具有很好參考意義的成果。 本文在以下幾個(gè)方面的工作有所創(chuàng)意： 在理論上，本文引入塊體常應(yīng)變來(lái)考慮塊體的變形，能提高計(jì)算精度。推導(dǎo)了塊體單元法求解溫度場(chǎng)的支配方程及分析溫度應(yīng)力的有關(guān)公式，編制了考慮塊體接觸面材料非線

3、性的塊體單元法計(jì)算機(jī)程序。 就數(shù)值模擬裂隙巖體的流變時(shí)，在塊體單元的接觸面內(nèi)引入Bingham流變模型，推到了有關(guān)公式，研制了計(jì)算機(jī)程序。 在工程應(yīng)用方面，為發(fā)揮有限元與塊體元各自的優(yōu)點(diǎn)，建立了塊體元與有限元混合分析的模型；為考慮地下水的作用，建立了塊體單元法的裂隙滲流與巖體變形耦合分析的模型；在模擬錨噴支護(hù)時(shí)，引入殼單元建立實(shí)用的加固力學(xué)模型。對(duì)以上模型研制了計(jì)算機(jī)程序，算例表明是可行的。 在巖體工程穩(wěn)定和安全