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1、第XX卷第X期庄晓莹等•7•基于水平集坐标的二维节理动态扩展过程无网格法模拟庄晓莹1,2，黄润秋3，朱合华1,2(1.同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室,上海200092；2.同济大学地下建筑与工程系,上海200092；3.成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室,成都）摘要：本文发展了模拟岩体节理张开和闭合力学行为的无网格法近似函数构造方法，采用水平集坐标描述二维节理几何信息，沿任意几何形状节理两侧布置跳跃结点，节理扩展时更新水平集方程捕捉节理几何形状。在节理张开时引入断裂线，采用衍射
2、准则构造无网格近似差值函数。当节理闭合时，发展了类似于Goodman接触摩擦单元的无网格函数构造方法，考虑节理面上下两侧的相对滑动和法向接触。与Goodman单元不同之处在于，本文构造方法基于材料点而非结点，对于几何形状复杂的节理在模型生成和计算上更灵活简便。最后，应用本文方法对二维节理受拉、节理受压的静态和动态破裂扩展过程做了分析，并通过对照解验证了本文方法的正确性。关键词：岩石力学；节理扩展；无网格法；节理闭合；水平集；接触摩擦；中图分类号：O319.56文献标识码：A文章编号：1000–6915(
3、2005)01–0001–02MODELLING2DJOINTPROPAGTIONINROCKUSINGTHEMESHLESSMETHODSANDLEVELSETSZHUANGXiao-ying1,2HUANGRun-qiu3ZHUHe-hua1,2(1.KeyLaboratoryofGeotechnicalEngineeringofChinaMinistryofEducation,TongjiUniversity,Shanghai200092,China;2.DepartmentofGeotechni
4、calEngineering,TongjiUniversity,Shanghai200092,China;3.StateKeyLaboratoryofGeohazardPreventionandGeoenvironmentProtection,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu,China)Abstract：Inthispaper,themeshlessmethod,element-freeGalerkinmethodisusedtomodel2Dcrackpro
5、pagationinjointedrockmasswherethelevelsetmethodisusedtodescribethecrackgeometry.Tocapturethedisplacementjumpacrossthejointwhenthejoinisopen,thediffractionruleisusedtomodifytheweightfunction,andhenceconstructionofthediscontinuousmeshlessapproximation.Thej
6、ointclosureismodeledbyanewmeshlessapproximation,whichissimilartothewellknownGoodmanelementinthefamilyoffiniteelementstomodeltheslidingandcontactbetweenjointsurfaces.DifferentfromGoodmanelement,theconstructionofstiffnessmatrixisbasedonmaterialpointsinstea
7、dofnodesandtherebyismoreflexibletodealwithjointofcomplexgeometry.Testexamplesaretestedtomodelthecrackpropagationinrocksamplessubjectedtocompressionandtensionshowingthecorrectnessofthemethod.Keywords：rockmechanics;jointpropagation;meshlessmethods;jointclo
8、sure;levelsets;contactandfriction;第XX卷第X期庄晓莹等•7•1引言岩体稳定性分析一直是岩土工程领域的重要研究课题，而其中最关键的问题之一就是节理面扩展贯通的机理和模拟方法的研究，因为节理面的存在和发展控制着岩体的整体强度、变形和稳定性，准确地预测和分析节理面的力学行为是岩体第XX卷第X期庄晓莹等•7•稳定性评估和工程治理的重要依据。针对节理岩体破坏机理和等效力学模型，国内外学者从实验和解析角度出发做了大量
