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时间:2019-03-21
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1、山东大学硕士学位论文DDA方法及其在裂隙岩体工程中的应用研究姓名:柳刚申请学位级别:硕士专业:岩土工程指导教师:李术才20090525山东大学硕士学位论文摘要DDA是一种继离散元法之后用于分析节理岩体的非连续变形分析方法。该方法可以用来计算块体系统动力学和静力学问题,实际上,只要将块体单元划分足够小,块体之间的节理粘结强度足够大,DDA也可以模拟连续体的受力问题。论文首先对与DDA平行的各种岩土力学数值方法进行了系统的介绍,并指出了各自特点。然后对DDA的基本理论进行了初步研究和探讨,在熟悉DDA原理和算法基础上,将石根华博士赠送的DDA程序中的平面应力模型改为常用的平面应变模型,并对DDA前
2、后处理做了部分改进。研究了形成块体单元的结构面的聚类分组方法,提出了将图像处理技术应用于DDA建模的思想并进行了实际应用。并对DDA方法初步研究了唐家山滑坡启动和隧道顶板塌方,模拟效果较好。本文具体研究工作内容如下:(1)较深入学习并研究了DDA的接触算法等核心知识,将原有的线弹性平面应力模型修改为平面应变模型。初步编写了用于将ANSYS单元网格转化为DDA所需的单元建模数据的程序,为DDA建模增加了新的手段。(2)DDA中的块体单元是模拟实际结构面切割而成的,在获取结构面第一手资料后,需要研究建立结构面的分布概率模型,形成结构面网络。这需要用到结构面分组技术。本文将聚类分析方法用于结构面分组
3、,通过MATLAB编程实现了结构面产状的动态分类,效果较好。(3)DDA一般用于分析材料非连续变形,如何用DDA方法考虑岩土体非均质性的细观空间分布,本文对此进行了初步的研究工作。本文首次提出了将数字图像技术用于DDA建模的方法,借助数字图像技术获取岩体材料非均质性的细观几何分布信息,运用图像矢量化(给出了图形矢量化算法)将其转化为通用的DXF格式数据文件,实现了考虑岩石非均质性的细观空间分布的DDA建模。(4)文章将DDA用于滑坡的数值模拟的研究,验证了滑坡启动判据的可靠性,并指出了影响滑坡启动(稳定性)的相关因素。同时,将DDA方法用于隧道顶板塌方的分析,效果较好。关键词:DDA方法;动态
4、聚类分析;数字图像处理;图像矢量化;滑坡模拟;山东大学硕士学位论文ABSTRACTDiscontinuousDeformationAnalysis(DDA)method.presentedafterDiscreteElementMethod(DEM),isanumcricalmethodcarlbeappliedtoanalysisjointfracturerockandcomputedynamicandstaticbehaviorofblocksystems.Exactly,DDAmethodcallbealsotoanalyzeforceresponseofcontinuousmateri
5、alifcohesivestrengthofvirtualjointisbigenoughandblockelementissmallenough.Mostofnumericalmethods,paralleledwimDDA,ingeo-mechanicsengineeringarefirstlyintroducedinthispaper,applicationandimportantprincipleofthesenumericalmethodsisdiscussedpreliminarily.BasictheoryofDDAmethodandsomeachievementsofresea
6、rchwerethenpresented,whichisonbasisofunderstandingcoreDDAprogralTlcode.Forinstance,becauseofweaknessinpre-processerandpostprocesserofDDA,aapproachusingAPDLandC/C++languageiscarriedouttoimplementmodelingofDDA.Besides,anovelideaisproposedtomodelingbyusingdi百talimageprocessing(Dm)technology,whichCanobt
7、ainmeso—geometriesinformationaboutdistributionofmanymineralsinrocksample.Inaddition,Clusteringmethodisappliedtoidentifystructuralplaneofrockmass,whichWasaccomplishedinplatformofMATLAB.Finally,Tangjias
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