淺論工程巖體彈塑性破裂過程數(shù)值模擬研究

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1、大連理工大學碩士學位論文工程巖體彈塑性破裂過程數(shù)值模擬研究姓名：肖麗萍申請學位級別：碩士專業(yè)：巖土工程指導教師：欒茂田;宋力20040301大連理工大學碩士學位論文摘要工程巖體彈塑性破裂過程數(shù)值模擬研究專業(yè)：巖土工程碩士：肖麗萍指導教師：欒茂田教授宋力教授摘要二r程巖體作為巖石工程的基本建筑材料和巖體結(jié)構(gòu)的顰礎(chǔ)或環(huán)境，從力學l看，與其它工程材料的主要差別在于它的不連續(xù)性、不均勻性和多裂隙性，因此，造成了試驗窒獲得的有關(guān)巖石試樣的力學性能、參數(shù)和破壞規(guī)律不能直接應(yīng)剛于T程巖體。本文著重考慮工程巖體的非連續(xù)性、非均質(zhì)性和多裂隙性，運用彈塑性理論發(fā)展了巖體破裂過程非線性數(shù)值

2、方法，開發(fā)研制集網(wǎng)格生成、數(shù)值計算和相關(guān)圖形生成于一體非均質(zhì)材料彈塑性破裂過程數(shù)值模擬程序，并以此為基礎(chǔ)對巖石試樣、巷道、礦柱等工程巖體彈塑性破裂過程進行了數(shù)值模擬，同時通過數(shù)值計算具體分析了側(cè)向壓力、孔洞形狀、材料非均質(zhì)性等兇素對巖塊極限承載力的影響。關(guān)鍵詞：工程巖體：彈塑性破裂：巖石試樣：數(shù)值模擬工程巖體彈塑性破裂過程的數(shù)值模擬研究向同性的假設(shè)出發(fā)，而沒有考慮材料的非均質(zhì)性。而試驗和工程實踐均表明巖石類材料的非均勻性對材料的破壞機理的影響是非常明顯的。在實際工鋈譬蠢霉鶯霎霧羹蠹妻霎薹妄；曩墓薹疊瞪羹徨譽霧蒿醚姜：鋈型虱引斟夸i。爭幕一緞矬‰器彰涮謄謄龜蔬掣齋型甚嬰

3、；贈第一型F禹星拶島鞫醣％堤凳鑣鼬≥竹蜃恩i攀囂譬。甫※囂罐僻％翟i化的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)整個物流系統(tǒng)管理的電子化，進入以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電子商務(wù)為代表的信息化時代。同時，隨著現(xiàn)代物流全球化、信息化、一體化趨勢的加強，形成了物流企業(yè)與信息產(chǎn)業(yè)相互依存、相互促進的發(fā)展局面?，F(xiàn)代物流企業(yè)對互聯(lián)網(wǎng)、EDr和電子商務(wù)產(chǎn)生了巨大的需求，為這些行業(yè)的發(fā)展提供了經(jīng)濟動力，加速了這些行業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，成為城市信息化的重大應(yīng)用領(lǐng)域。[71物流企業(yè)競爭能力的提高有利于發(fā)展電子商務(wù)，提高國民經(jīng)濟和社會信息化水平。電子商務(wù)是當代貿(mào)易發(fā)展的最新趨勢，現(xiàn)代物流配送是與電子商務(wù)相配套的重要服務(wù)領(lǐng)域，物流企業(yè)

4、的現(xiàn)代化是電子商務(wù)進一步發(fā)展的重要基礎(chǔ)。實行專業(yè)化、社會化的物流配送，需要大量運用信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對物資的儲存、配送和信息處理等進行現(xiàn)代化管理，也將促進信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。以天津市為例，其陶瓷批發(fā)市場建成后新增固定電話400多部，手機400多部，電信部門每年約可增加收入1000多萬元人民幣；在如摩托羅拉公司委托中外運華北空運天津公司的以運輸為主的物流服務(wù)，已連續(xù)合作了7年之久，其服務(wù)要求之一就是摩托羅拉公司與中外運業(yè)務(wù)人員、天津機場、北京機場兩個辦事處及雙方有關(guān)負責人保證24小時通訊暢通。13】天津海關(guān)遠期正在著手EDI電子數(shù)據(jù)報關(guān)工程，這將極大改善通關(guān)服務(wù)水平，有利于促進

5、物流企業(yè)競爭能力的提高：同時現(xiàn)代物流發(fā)展后要求EDI系統(tǒng)推廣普及，又會拉動信息業(yè)的發(fā)展，它們是互相促進的。b．對商業(yè)有巨大的推動作用物流配送的出現(xiàn)是市場經(jīng)濟發(fā)展到一定階段的重要標志。物流配送是流通領(lǐng)域的新型營銷方式發(fā)展的需要，它對改變傳統(tǒng)零售業(yè)態(tài)、促進社會消費品零售額增長等具有重要的意義。發(fā)展商業(yè)物流配送對于提高商業(yè)系統(tǒng)競爭力具有積極的作用。首先，發(fā)展商業(yè)配送提高了商業(yè)網(wǎng)點的經(jīng)營質(zhì)量。傳統(tǒng)零售網(wǎng)點的經(jīng)營定位、經(jīng)營品種及經(jīng)營理念、方式，已經(jīng)不適應(yīng)市場經(jīng)濟發(fā)展及人民群眾的消費需求。改變傳統(tǒng)營銷方式就要從經(jīng)營結(jié)構(gòu)和經(jīng)營形式入手。商業(yè)連鎖經(jīng)營形式的出現(xiàn)，特別是各類超市、專賣店

6、、專業(yè)店、便利店的出現(xiàn)，從根本上促進了零售業(yè)經(jīng)營方式的升級抉代，引導了消費，形成新的消費理念；pl其次，物流配送中心的建立可以有效推動連鎖經(jīng)營。"x工程巖體彈塑性破裂過程的數(shù)值模擬研，宄2基本原理與基本研究方法巖石塑性力學與傳統(tǒng)塑性力學的區(qū)別在于巖石材料與金屬材料具有不同的力學特性。金屬是晶體材料，而巖石是非均勻、多裂隙、各向異性的材料。巖石介質(zhì)的特性決定了其破壞規(guī)律和破壞機理與金屬材料完全4i同，因此要采用不同于金屬的屈服準則。蒙特卡洛(Montecarlo)方法是一種根據(jù)已知密度函數(shù)，利用均勻隨機數(shù)來求隨機變量的方法。計算機模擬是一種數(shù)值模擬，它的通用性強，可以模

7、擬各種系統(tǒng)，而且便于修改，能反復進行實驗。2．1塑性力學基本理論巖石宙很多獨特的性質(zhì)：近地表的巖石是脆性的，而深部的嶄石在高溫商壓條件下變得有延性：巖石遠比金屬材料不均勻；巖石通常在壓應(yīng)力作用下工作等等。塑性數(shù)學理論的內(nèi)容是對表現(xiàn)出彈塑性材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系加以數(shù)學上的描述。所謂塑性特性是用既不依賴于時間又不可恢復的應(yīng)變來描述的。下面三條要求是模擬彈塑性變形理論所必需的。l、必須用顯示關(guān)系來描述彈性條件下——即未出現(xiàn)塑性變形時的應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系：2、要建立一個屈服準則，以此來說明當應(yīng)力達到多大時，才開始出現(xiàn)塑性流動產(chǎn)生永久變形；3、必須研究蕊服后狀態(tài)的應(yīng)