南昌大学毕业论文答辩PPT.ppt

12级本科毕业论文答辩 裂隙岩体渐进破坏数值模拟 专业：水利水电工程 答辩人：石越 指导老师：姚池 目录 一 概论 二 研究方法 三 数值模拟试验 四 结论与不足 1.概论 1.1 背景 由于经济的发展，高铁逐渐成为了人们出行的首选方式，但是社会需求的发展相比，我国铁路无论是规模还是质量都还存在很大的差距。为从根本上解决铁路供需矛盾，国家制定了铁路中长期规划以及“十一五”铁路建设发展规划。与此同时，在高铁轨道的建设中，隧道工程尤其重要。但这类工程的兴建在地质勘查、设计、施工、运营过程中的安全控制等各个方面给人们提出了更高的要求。 1.2 意义 含结构面岩体，尤其是非贯通裂隙岩体，涉及许多学科和生产领域，是水利水电工程、矿业工程、岩土工程、公路和铁路交通工程等工程中最常见、最重要的介质之一，它直接影响着这些重要行业中的洞室、边坡、路基等岩体工程的稳定与安全，对于人类工程活动具有重要意义。 ① 介绍了改进刚体弹簧法的基本原理、本构方程、边界条件及破坏准则，介绍改进刚体弹簧法网格的生成方法。对比传统的刚体弹簧法得出改进刚体弹簧法的优势。介绍了几种细观参数对刚体弹簧模型模拟结果的影响。 ② 基于改进刚体弹簧模型，采用Visual C++ 6.0语言编制了横观各向同性岩石破坏机制分析的计算程序。利用数值模拟程序模拟出在不同的岩桥角度下双裂隙的生成以及达到峰值的过程。模拟横观各向同性岩石开裂破坏的全过程，并详细讨论横观各向同性岩石不同的破坏模式并进行分类分析。 1.3主要研究内容 2 研究方法 本文采用基于改进刚体弹簧法的数值模拟程序改进刚体弹簧法与传统的刚体弹簧法（界面元方法）区别在于：在刚体弹簧法中相邻单元通过接触面中点的法向、切向和转动弹簧相连，而在改进刚体弹簧法方法中，岩石被模拟为刚性块体的集合，刚性块体之间通过均匀分布在共同边界上的法向和切向弹簧传递力的作用，它通过均匀分布的弹簧取代了刚体弹簧法中转动弹簧的作用，这种处理方式使得改进后的方法能够计算得出单元界面上应力的不均匀分布状态，从而使结果分析更加准确全面。 3.数值模拟试验 3.1 数值模型 试验砂岩试样为宽80mm，高160mm，厚度30mm的棱柱体，其基本力学参数见下表。 Yang等试验所用材料的宏观力学参数 其中，裂隙长度2a=12mm，岩桥长度2b=16mm，每条预制裂隙的宽度d=2.0mm，裂隙倾角α=30°。岩桥倾角为β。试样模型如下 弹性模量 / GPa 泊松比 单轴抗压强度 MPa 峰值应变 10-3 35.95 0.25 212.08 7.5 主要研究断续双裂隙岩石在不同岩桥倾角β（0°，30°，60°，90°，120°）时T为5MPa作用下宏观强度破坏特征及其细观力学机制。 。 通过大量试算，反复调整颗粒细观破坏参数，，使得数值试验和模型试验的完整双裂隙岩石单轴压缩各角度峰值应力曲线和破坏模式基本吻合。通过该试验，最终得到一组细观参数，如下表所示。 E GPa V B MPa-1 C MPa T MPa 36 0.25 0.01 130 5 数值模拟所用细观参数 下图给出了由表2所给颗粒破坏细观参数模拟得到的单轴压缩应力应变曲线 3.2 断续双裂隙岩石破坏模式分析 这一节给出了了室内试验和数值模拟得到的不同岩桥倾角下双裂隙岩石试件在单轴压缩试验中的最终破坏模式。可以看出双裂隙试样在单轴压缩条件下的破坏模式明显受预制裂隙控制，以沿反翼裂纹发生的轴向拉伸破坏为主，局部伴有次生裂纹、远场裂纹以及少数剪切破坏和表面块体剥落，数值模拟和室内试验最终破坏模式吻合良好。 由上述结果可知，本文模型能够很好的再现双裂隙岩样的单轴抗压强度、变形特性和破坏模式，将本模型用于模拟含张开单裂隙试样的破坏过程是完全可行的。 3.3微裂纹演化过程中的位移场分析