工程巖體漸進破壞的廣義粒子動力學(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)定性歷來備受關(guān)注，無網(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)體漸進破壞，模擬巖石材料的裂紋擴展方面具有優(yōu)勢，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)域的一個研究熱點。本文基于學(xué)者對無網(wǎng)格算法的已有研究，提出應(yīng)用于巖石工程領(lǐng)域的廣義粒子動力學(xué)法（General Particle Dynamics,GPD法）。研究工作主要有以下幾個方面：
　?、偬岢鲞m用于巖石類材料漸進破壞模擬的無網(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)計學(xué)方法描述巖石不均質(zhì)特點，采用巖石本構(gòu)方程和巖石力學(xué)的參數(shù)，沿用無網(wǎng)格配點法中光滑粒子流體動力學(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展。
　?、跓o網(wǎng)格GPD法作為動態(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展，同時

3、考察巖樣模型的應(yīng)力場、應(yīng)變場、破壞模式等，模擬結(jié)果與單軸壓縮實驗結(jié)論進行對比，考察GPD程序在準(zhǔn)靜態(tài)試驗中的可靠性。
　?、蹮o網(wǎng)格GPD法用于簡單邊坡漸進破壞數(shù)值模擬。將強度折減法（Shear strength reduction method，SRM）融入GPD法，通過臨界強度折減系數(shù)（Shear strength reduction factor，SRF）定義了配點型無網(wǎng)格算法中邊坡的安全系數(shù)，用于評價巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性。

4、>　　④無網(wǎng)格GPD法用于混凝土抗滑樁加強型簡單邊坡漸進破壞的數(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，在無網(wǎng)格法自適應(yīng)的特點下，可實現(xiàn)對抗滑樁加固巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性的評價。
　?、輳椝苄訥PD法的建立。將考慮剪脹性的彈塑性理論引入GPD法，同時將隧道模型簡化為彈塑性圓形隧道模型，采用G PD法從塑性角度評估、描述圍巖穩(wěn)定性。
　　⑥建立考慮動態(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+動態(tài)擾動”力學(xué)狀態(tài)的含率效應(yīng)的HJC強度模型引入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，實現(xiàn)GPD法對深部圍巖巖爆的模擬。
　?、咭藻\屏二級水電站隧道為研究背景，采用理論分析、GPD數(shù)值模擬方法對引水隧洞、輔助隧洞的穩(wěn)定性進行了研究。通過GPD法對錦屏二級水電站隧道的力學(xué)場量、圍巖漸進破壞、圍巖坍塌等進行精細模擬，嘗試GPD法用于預(yù)測工程巖爆發(fā)生