裂隙岩体三维损伤流变模型研究及工程应用

摘要

裂隙岩体力学特性及其时效特征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、岩石流变力学、数值计算等理论方法，对裂隙岩体损伤流变耦合本构方程及损伤演化做了一些初步的探讨。
　　 第一，本文针对节理岩体结构特征，从几何损伤的角度，引入一个二阶张量来描述裂隙面对岩体的劣化效应。以节理面面积、节理面方向、节理面间距及节理密度作为损伤变量的主要影响因素，将多组裂隙面在各截面上的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。首先，选取西原模型作为描述节理岩体时效特性的基本模型;其次根据对应原理把一维形式的西原模型流变本构方程转化为三维形式的流变本构方程;最后依据等效应变假设原理，把二阶损伤张量引入流变本构方程中，得到基于西原模型的三维粘弹塑性损伤流变本构方程。
　　 第二，在VC++环境下，利用FLAC3D数值计算软件的二次开发功能，编写了本构模型的程序模块，实现了模型的二次开发，并阐述了二次开发程序模块的具体运行原理。
　　 第三，运用开发的的三维损伤流变模型，以锦屏一级水电站项目为工程背景，进行实际工程的断裂损伤耦合的流变模拟计算，并且将其结果与弹塑性计算结果以及工程实际进行比较，从对比结果来看模型基本上是合理的。
　　 第四，运用损伤演化判定准则，对损伤流变计算结果进行损伤演化区的判定分析。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 文献综述及研究现状

1．2．1 损伤力学研究现状及评述

1．2．2 裂隙岩体流变模型研究现状及评述

1．2．3 本文的主要研究内容

第二章 裂隙岩体损伤流变本构模型

2．1 引言

2．2 损伤演化判据

2．3 节理岩体的损伤流变本构模型

2．3．1 岩体损伤张量

2．3．2 节理岩体损伤流变本构方程

2．4 FLAC3D的二次开发

2．4．1．FLAC3D的基本特点

2．4．2．FLAC3D的基本原理

2．4．4 节理岩体损伤流变模型的三维差分形式

2．4．5 程序流程

第三章 三维隧道算例

3．1 模型建立及参数选取

3．2 计算结果分析

3．2．1 位移场特征分析

3．2．2 应力场特征分析

3．2．3 塑性区特征分析

3．2．4 损伤演化区特征分析

3．3 小结

第四章 工程实际应用

4．1 工程背景

4．2 三维计算模型及相关参数

4．2．1 计算范围和边界条件

4．2．2 岩体节理参数

4．2．3 流变参数选取

4．3 开挖顺序

4．4 计算结果分析

4．4．1 位移计算结果分析

4．4．2 应力计算结果分析

4．4．3 塑性区计算结果分析

4．4．4 损伤演化区分析

4．5 小结

第五章 结论与展望

5．1 论结

5．2 展望

参考文献

硕士期间参与的科研项目

硕士期间发表的论文

致谢

学位论文评阅及答辩情况表