淺論幾何初始損傷模型及其在巖土工程數(shù)值計算中的應(yīng)用

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1、山東大學(xué)碩士學(xué)位論文幾何初始損傷模型及其在巖土工程數(shù)值計算中的應(yīng)用姓名：馬慶松申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：巖土工程指導(dǎo)教師：朱維申20090512山東大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要裂隙巖體力學(xué)特性的研究一直為巖石力學(xué)與工程界所關(guān)注。本文綜合應(yīng)用巖石損傷力學(xué)、斷裂力學(xué)、數(shù)值計算等理論方法，對裂隙巖體初始幾何損傷本構(gòu)方程和裂隙損傷演化及工程應(yīng)用做了一些初步的探討。首先，以前學(xué)者的相關(guān)研究，針對裂隙巖體結(jié)構(gòu)特征，從幾何損傷的角度，引入了一個損傷矩陣來描述由于裂隙存在而造成的巖體初始幾何損傷，以裂隙面面積、裂隙面方向、裂隙面間距及密度等作為損傷變量

2、的主要影響因素，將多組裂隙面在各截面上的初始損傷貢獻進行疊加來近似描述多組裂隙面的各向異性損傷，根據(jù)應(yīng)變等效假設(shè)，將損傷矩陣引入巖體初始損傷本構(gòu)方程，得到了基于莫爾一庫倫準(zhǔn)則的巖體初始損傷本構(gòu)方程。根據(jù)前人工作從斷裂力學(xué)角度考慮了巖體中次生裂紋的產(chǎn)生并在本文中推導(dǎo)出巖橋貫通的破壞準(zhǔn)則，針對裂隙巖體建立了損傷演化強度判定準(zhǔn)則。在VC++6．0環(huán)境下，以Flac3d一261數(shù)值計算通用軟件為開發(fā)平臺，編寫了巖體初始幾何損傷本構(gòu)模型的程序塊，實現(xiàn)了該軟件本構(gòu)模型的二次開發(fā)，并闡述了二次開發(fā)程序塊的運行原理；應(yīng)用Flac3d自帶的fi

3、sh語言編程，編寫了裂隙巖體損傷演化破壞準(zhǔn)則程序，并結(jié)合巖體初始損傷本構(gòu)模型的程序塊，完成了巖體初始幾何損傷和裂隙巖體損傷演化的程序?qū)崿F(xiàn)。最后，運用開發(fā)的本構(gòu)模型，對雙江口水電站地下洞室群開挖過程及圍巖穩(wěn)定性進行了裂隙巖體初始幾何損傷和裂隙損傷演化分析，并與彈塑性計算進行了比較，從對比結(jié)果來看模型基本上是合理的。同時，根據(jù)計算結(jié)果，為地下洞室群的穩(wěn)定性及安全性，提出了一些合理的建議。關(guān)鍵詞裂隙巖體；損傷；莫爾一庫倫；本構(gòu)方程；FLAC3D；二次開發(fā)山東大學(xué)碩士學(xué)位論文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．a(chǎn)ndaccordingtothedeteriorationofrockmass，damageevolutionfailurecriterionarebuild．TakingFLAC3DVersion2．1as

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