非饱和岩体弹塑性损伤模型研究与应用

《非饱和岩体弹塑性损伤模型研究与应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第27卷第4期岩石力学与工程学报Vol.27No.42008年4月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringApril，2008非饱和岩体弹塑性损伤模型研究与应用1112戴永浩，陈卫忠，伍国军，周喜德(1.中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，湖北武汉430071；2.二滩水电开发有限责任公司，四川成都610021)摘要：从多孔介质的角度，首先建立岩石孔隙度与体积应变之间的关系，在此基础上定义材料的渗透系数、孔隙度、损伤变量和饱和度的基于孔隙度变化的动态演化关系式；然后基于多孔介质有效应力

2、原理，提出非饱和渗流应力耦合的弹塑性损伤本构模型；最后将所建模型通过子程序导入大型非线性有限元分析软件ABAQUS，对锦屏水电站引水隧洞开挖过程中的围岩变形、应力、塑性区、孔隙水压力、损伤及孔隙度演化进行计算与分析，研究结果对引水隧洞的开挖与支护设计具有一定的参考价值和借鉴意义。数值计算结果表明，所建模型合理，可反映围岩饱和–非饱和–再饱和过程中变形、损伤演化的机制。关键词：岩石力学；多孔介质；非饱和岩石；损伤；耦合；本构模型中图分类号：TU45文献标识码：A文章编号：1000–6915(2008)04–0728–08STUDYONELASTOPLAS

3、TICDAMAGEMODELOFUNSATURATEDROCKMASSANDITSAPPLICATION1112DAIYonghao，CHENWeizhong，WUGuojun，ZHOUXide(1.StateKeyLaboratoryofGeomechanicsandGeotechnicalEngineering，InstituteofRockandSoilMechanics，ChineseAcademyofSciences，Wuhan，Hubei430071，China；2.ErtanHydropowerDevelopmentCompanyLtd.

4、，Chengdu，Sichuan610021，China)Abstract：Consideringrockasporousmedia，therelationbetweenrockporosityandvolumetricstrainisestablished.Thentherockpermeabilitycoefficient，damage，saturation′sevolutionequationsaredefined；andtheunsaturatedelastoplasticdamagecouplingmodelisproposedbasedon

5、theeffectivestresslawofporousmedia.TheproposedmodelisimplementedwithusersubroutinesintothenonlinearFEsoftwareABAQUS；thenthestabilityevaluationofrockmassforthediversiontunnelofJinpingHydropowerStationisconducted.Thenumericalresultsshowthattheproposedmodelisreasonableanditcanexpla

6、intherockmass′ssaturated-unsaturated-resaturatedprocess.Keywords：rockmechanics；porousmedia；unsaturatedrock；damage；coupling；constitutivemodel观结构上都具有孔隙、微裂纹等特征，且在孔隙或1引言微裂纹内往往还含有液体或气体，属于典型的含液[1，2]多孔介质。一方面，多孔岩石材料的变形与其工程中的地质材料不管是土壤还是岩石，在微内部孔隙液体的渗透压力存在着相互作用，孔隙液收稿日期：2007–08–26；修回日期：2008

7、–02–23基金项目：国家自然科学基金重大国际合作项目(50720135906)；国家自然科学基金雅砻江水电开发联合研究基金项目(50579087，50539090)；国家自然科学基金西部重大研究计划(90510019)作者简介：戴永浩(1978–)，男，博士，2000年毕业于焦作工学院采矿工程专业，现任助理研究员，主要从事地下工程与地下空间方面的研究工作。E-mail：yhdai@whrsm.ac.cn第27卷第4期戴永浩，等.非饱和岩体弹塑性损伤模型研究与应用•729•体压力的变化，将会引起岩石骨架应力的变化，由形式为此导致多孔材料的物性参数，特别

8、是孔隙率、渗透σ′=σ−b[Su+(1−S)u](1)wwwa率和孔隙压缩系数的变化；另一方面