荷载条件下裂隙岩体破坏演化颗粒流数值模拟研究

发布时间：2017-06-28 16:19

  本文关键词：荷载条件下裂隙岩体破坏演化颗粒流数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：对含裂隙岩体的性能研究一直是岩土界关注的热点问题,因为这和实际工程情况紧密相关。目前国内外对于加载条件下的预制裂隙岩体的物理试验相对较多,并运用有限元等数值模拟方法进行分析论证,也取得了较多的实际可用的成果理论。但岩体本身具有非连续、内部构造复杂等特性,大型的原位试验比较困难且有限元数值计算方法有一定局限性。实际工程中,开挖卸荷很常见,但目前卸荷试验及数值模拟不多。因此,本文首先对裂隙岩体的理论、试验及数值模拟等研究历史和研究现状进行了回顾,发现目前针对基于离散元法的裂隙岩体问题研究成果相对较少;其次对离散元法及二维颗粒流程序做了相应的介绍,以此说明选择该数值模拟软件的合适性及正确性。然后查阅文献资料对比室内物理模型试验,不断调试微观参数,保证数值模拟的准确可靠,在室内试验的基础上建立所需要的数值模型。通过删除颗粒的方式,实现模型上的预制裂隙。本文中共有0°、15°、30°、45°、60°、75°、90°等七条裂隙,其裂隙重心和模型中心重合。分别对完整岩体以及各裂隙岩体继续单轴压缩模拟试验和卸载模拟试验。对模拟得到的应力-应变曲线、裂纹扩展机制、模型破坏模式及能量等展开分析,并对加、卸载试验进行了一定的比较。通过本文的以上研究工作,得到了一些有益的结论。该研究对于裂隙岩体在加卸载情况下的开裂、破坏模式以及在实际工程中的运用具有一定的参考意义,也为进一步研究裂隙岩体的特性打下了基础。
【关键词】：裂隙岩体 离散元法 二维颗粒流程序 加卸载
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU45
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 选题背景及意义8
• 1.2 裂隙岩体破坏研究现状8-17
• 1.2.1 裂隙力学理论的发展与研究9-11
• 1.2.2 模型试验研究11-15
• 1.2.3 数值模拟研究15-17
• 1.3 本文研究思路及主要工作17-18
• 2 离散元法及二维颗粒流原理18-31
• 2.1 离散元法基本思想18
• 2.2 离散元法的发展和实际运用18-19
• 2.3 二维颗粒流程序（PFC2D）19-21
• 2.3.1 颗粒流法理论背景19-20
• 2.3.2 颗粒流法基本思想20
• 2.3.3 颗粒流法的基本假设20-21
• 2.3.4 二维颗粒流法的特点21
• 2.4 颗粒流法基本力学计算方程21-27
• 2.4.1 力-位移定律22-26
• 2.4.2 运动定律及粘滞阻尼26-27
• 2.5 颗粒接触本构模型27-30
• 2.5.1 接触刚度模型27
• 2.5.2 滑动模型27-28
• 2.5.3 粘结模型28-30
• 2.6 本章小结30-31
• 3 单轴压缩下裂隙岩体破坏数值模拟及分析31-50
• 3.1 建立模型31-38
• 3.1.1 模型的微观参数选择37-38
• 3.2 数值模拟结果分析38-48
• 3.2.1 不同倾角裂隙岩体的应力-应变分析39-40
• 3.2.2 不同倾角裂隙岩体裂纹扩展与破坏模式分析40-46
• 3.2.3 不同倾角裂隙岩体应变能分析46
• 3.2.4 不同倾角裂隙岩体微裂纹-应变能分析46-48
• 3.3 本章小结48-50
• 4 卸荷状态下裂隙岩体破坏数值模拟及分析50-58
• 4.1 卸荷方案50
• 4.2 数值模拟结果分析50-57
• 4.2.0 不同倾角裂隙岩体的应力-应变分析50-51
• 4.2.1 不同倾角裂隙岩体微裂隙扩展及破坏模式分析51-55
• 4.2.2 不同倾角裂隙岩体应变能分析55-56
• 4.2.3 不同倾角裂隙岩体微裂纹分析56-57
• 4.3 本章小结57-58
• 5 裂隙岩体的加卸载比较分析58-60
• 5.1 强度分析58
• 5.2 破坏模式分析58-59
• 5.3 微裂纹分析59-60
• 结论与展望60-62
• 1 结论60-61
• 2 展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-69

  本文关键词：荷载条件下裂隙岩体破坏演化颗粒流数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：494523