节理岩体等效性能的损伤模型及其数值模拟

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1、武汉理工大学硕士学位论文节理岩体等效性能的损伤模型及其数值模拟姓名：潘鹏志申请学位级别：硕士专业：固体力学指导教师：晏石林2003.5.1武汉理工大学硕士学位论文摘要工程孛经豢遇到的节爨岩体，其特点怒：卷体内存在犬量警理、裂皴，它们多以成组嶷毒，本身规模不大，小至《几十毫米，大至尼米，但它们的存在却大大改变了媸体的力学性质，使褥卷体蛇变形摸爨窝强度参数降低，算照各向冥性。采熠以往的节攥单元模型逐一模拟如此众多熬萤毽裂隙是不现实的。本文把岩体中的节理看作是一秘损伤，弓l用损伤变爨来考虑节理对岩体力学性质的影响。这

2、种方法的显罄优点是：首先，它不具体考虑个别节理的力学彳亍为，而只考虑其宏观的力学效应；其次，借助张量性质的损伤变量，对含多组裂隙的媸体，都可以写出其本构关系，这是其他方法所不易办到的。本文运用连续介质力学方法来研究节理岩体的等效力学性能，首先讨论损伤力学的一些簇本概念和原理，然后搽讨了损伤张量的确定方法，在工程地质调查的基础上，求取研究区域的损伤张量。通过引入损伤张量模型，把存在于岩体中的节理面，通过损伤张量和有效应力来表达其力学特性，从宏观上纳入连续介质力学的范畴来处理。本文所做的难要工作如下：(1)确定节璎

3、岩体的损伤张薰，建立节理岩体的损伤分析模型；(21成功造开发了基于损伤力学模型的平面有限元程序：(3)用新编筲的程序与节理有限元法做了大量的对院，并对不同的节理倾角，不同的节璞间距，不同的节理长度等倚况滋行了分析。(4)巧妙地翻甭了功能强大的ANSYS和TECPLOT前掰处理系统，从丽使计算结采更加誊观。蘧过攒伤力学模蘩与节理有戳元模墅两种方法酌对诧计弊分析，缩栗表翻，聱l用本文的损伤模鼙研究节疆岩体韵等效性能怒可行的，损伤模毽院节蘧有隈元模蘩能受方便撼反浚岩体静各淘异性和不连续往，它可以解决分毒规模小、数璧多

4、翡岩体结构瑟豹力学特靛。关键运：损伤张量，存效应力，节壤岩体，缀馋模型，带瑗有袋元，CDM武汉理工大学硕士学位论文ABSTRACTIIlthejointedrockmass，therearcagreatdealofiointswhichappearinsmallscalegroupswhosesizediffersfromsomecentimeterstoseveralmeters．Theirexistencegreatlychangesthemechanicalpropertiesoftherockmass，

5、whichleadstothereductionofthedistoitionmodlllusandthestrengthparameteroftherockandbehavesanisotropy．Itisunrealistictosimulatesomuchjointsonebyonebyusingthetraditionaljointelementmodel．InthisPap％CDM(ContinuumDamageMechanics)isintroducedtostudyandestablishthec

6、onstitutivemodelofthejointedrockmass．Inthedamagemeehanics，thejointsintherockareseemedasakindofdamageandbyintroducingthedamagevariabletostudytheinflucnccofjointstotherock，theconstitutivemodelanddamageevolutionequationofthejointedrockarecstablishedonthebasisof

7、continuummechanicstheory．Theadvantageoftllismethodliesinthefollowingaspects．firstly,itdoesn’ttake也emechanicalbehaviorofindividualjointsintoaccountratherthanthemacromechanicaleffectofthejoints．Secondly,invirtueofthedamagevariablewhichcharacterizedintensor,the

8、constitutiverelationshipof也eiointedrockwhichincludesmulti—groupiointscanbeestablishedeasily．ThisPaDerintroducessomebasicconceptionandtheoryofthedamagemechanics，andthendiSCUSSeSthemethodtoobtaint