浅论几何初始损伤模型及其在岩土工程数值计算中的应用

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1、山东大学硕士学位论文几何初始损伤模型及其在岩土工程数值计算中的应用姓名：马庆松申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：朱维申20090512山东大学硕士学位论文摘要裂隙岩体力学特性的研究一直为岩石力学与工程界所关注。本文综合应用岩石损伤力学、断裂力学、数值计算等理论方法，对裂隙岩体初始几何损伤本构方程和裂隙损伤演化及工程应用做了一些初步的探讨。首先，以前学者的相关研究，针对裂隙岩体结构特征，从几何损伤的角度，引入了一个损伤矩阵来描述由于裂隙存在而造成的岩体初始几何损伤，以裂隙面面积、裂隙面方向、裂隙面间距及密度等作为损伤变量

2、的主要影响因素，将多组裂隙面在各截面上的初始损伤贡献进行叠加来近似描述多组裂隙面的各向异性损伤，根据应变等效假设，将损伤矩阵引入岩体初始损伤本构方程，得到了基于莫尔一库伦准则的岩体初始损伤本构方程。根据前人工作从断裂力学角度考虑了岩体中次生裂纹的产生并在本文中推导出岩桥贯通的破坏准则，针对裂隙岩体建立了损伤演化强度判定准则。在VC++6．0环境下，以Flac3d一261数值计算通用软件为开发平台，编写了岩体初始几何损伤本构模型的程序块，实现了该软件本构模型的二次开发，并阐述了二次开发程序块的运行原理；应用Flac3d自带的fi

3、sh语言编程，编写了裂隙岩体损伤演化破坏准则程序，并结合岩体初始损伤本构模型的程序块，完成了岩体初始几何损伤和裂隙岩体损伤演化的程序实现。最后，运用开发的本构模型，对双江口水电站地下洞室群开挖过程及围岩稳定性进行了裂隙岩体初始几何损伤和裂隙损伤演化分析，并与弹塑性计算进行了比较，从对比结果来看模型基本上是合理的。同时，根据计算结果，为地下洞室群的稳定性及安全性，提出了一些合理的建议。关键词裂隙岩体；损伤；莫尔一库伦；本构方程；FLAC3D；二次开发山东大学硕士学位论文ABSTRACTThestudyonthemechanics

4、featureoffracturedrockmassisalwaysanimportantsubjectofrockmechanicsandengineering．Basedonthetheoreticalmethodofrockdamagemechanics，fracturemechanics，mechanicsandnumericalcalculation，thispapermakesapreliminarystudyonthedamgeandmodeloffracturedrockmassanditsengineerin

5、gapplication．First，basedontheresearchofformerscholars，accordingtothestructuralcharacteristicsoffracturedrockmassandthegeometricdamagetheory，weciteadamagematrixtodescribethedeteriorationofrockmassduetocracks．Takingthecrackarea，direction，spaceanddensityetcasthemajorin

6、fluencingfactorsofthedamagevariable，westackthedamagecontributionofgroupsofcracksoneachsectiontodescribetheanisotropicdamageapproximatively．Byintroducingthedamagematrixintothedeteriorationofrockmassconstitutivemodelonthebasisoftheequivalentstrainhypothesis，thedeterio

7、rationofrockmassconstitutivemodelbasedonMohr-Coulombcriterionisdeduced．weconsidertheproductionofseconderycrackandrockbridge’StransfixionbasedonFractureMechanics．andaccordingtothedeteriorationofrockmass，damageevolutionfailurecriterionarebuild．TakingFLAC3DVersion2．1as

8、thedevelopmentplatform，wecompiletheaboveconstitutivemodelontheVC++6．0environment，a．ndrealizethesecondarydevelopmentofFLAC3D．Theoperationpr