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滑坡运动过程仿真分析 总被引：2，自引：0，他引：2
滑坡是一个动态过程，滑坡体的运动是一个集滑动，转动，拉张等运动方式的复杂运动过程，传统的极限平衡和计算和有限元分析均无法描述滑坡的运动学特点和运动过程。非连续变形分析（DDA）是最近发展起来的一种新的离散数值分析方法。该方法基于块体的运动学理论及数值分析，可以开展块体的静力和动力学计算。应用非连续变形分析方法对长江三峡区新滩滑坡的运动全过程进行了数值模拟研究，模拟方案充分依据该滑坡的地质，地形特征，按不同岩土体和地质结构面类型进行块体单元的划分，共划分成504个块体单元。模拟结果表明，新滩滑坡是以斜坡中部姜家坡一带的局部破坏为其运动的开始阶段，并进一步牵引上部滑体和推动下部滑体。代表性块体单元的位移变化曲线和滑动速度变化曲线反映了滑动过程中滑坡体块体系统的变形是非连续的，各处块体的动态形态各异，从而很好地再现了新滩滑坡的整个动态过程，揭示了滑坡的运动机制。 相似文献
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介绍了在非饱和土、数值分析、测试技术和土工合成材料工程应用方面的成就。关于非饱和土方面,指出了加强非饱和土基本试验研究工作的紧迫性;关于数值分析方面,认为流形元法为连续和非连续变形的力学分析提供了一个统一的方法,应加强在岩体力学和土力学中的开发与应用;关于岩土力学的测试技术,需密切注意近年高新技术在岩土领域的引进和推广;对于土工合成材料,应加强机制的研究,注意在应用中掌握有关原理,最后对岩土工程研究中当前存在的问题和今后发展作了简单的评述 相似文献
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以河北省某露天铁矿边坡为工程背景,采用连续-离散耦合数值分析方法,对典型边坡断面进行分步开挖,结合强度折减法,计算分析坡体的变形规律和受力特征。连续、离散网格区域分别采用有限差分FLAC和颗粒离散元PFC进行建模,着重从连续-离散模型的数据一致性,剪应变增量的形成、发展与局部位移的关系,连续-离散介质受力与位移过程,离散体细观破裂与坡体塑性变形等方面,对边坡稳定性的耦合分析方法进行研究,从宏观和细观角度对边坡的失稳机制进行了较为全面的探索。结果表明：（1）计算过程中坡体应力和位移在连续域和离散域保持了较高的一致性,连续-离散耦合分析方法适用于边坡稳定性研究;（2）作为边坡失稳判据的剪应变增量变化过程主要受岩土体水平位移控制;（3）细观破裂机制可有效表征边坡的宏观塑性变形;（4）土体颗粒接触力链的方向改变是土体位移和变形的驱动因素。 相似文献
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节理岩体中隧道开挖与支护的数值模拟 总被引：11，自引：0，他引：11
由于节理、断层等不连续面的存在造成岩体变形的不连续性,并且这些不连续面对岩体变形、应力等力学行为造成重要影响。对已有的非连续变形分析程序进行了两点改进,应用改进的程序模拟了节理岩体中隧洞开挖与支护的过程,研究了不同节理倾角岩体的应力分布特性、开挖后隧洞围岩的变形和应力分布规律以及支护后衬砌的变形与应力特点。研究结果表明,节理倾角对节理岩体系统的应力和变形有着直接的影响,并且影响着隧洞开挖后的内空收敛效应;隧洞开挖顺序对围岩的变形和稳定也有重要影响。改进后的非连续变形分析方法和程序可以用来分析复杂节理岩体系统中隧洞的开挖与支护。 相似文献
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通过现场工程地质勘探、室内物理力学实验并利用FLAC2D数值分析软件对陕西旬阳县某堆积层边坡进行变形特征的实例分析,考查了坡体岩土体的粘聚力、内摩擦角数值与坡脚开挖深度的变化后,得出浅层岩土体较深层岩土体的滑动趋势与滑动位移均较大,并且浅层岩土体滑移变形对深层岩土体具有牵引力作用。最后对该类型堆积层坡体滑动的防治措施提出了一些看法。 相似文献
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非连续变形分析方法（DDA）是一种平行于有限元法的新型数值计算方法,该方法基于最小势能原理,把每个离散块体的变形、运动和块体之间的接触统一到平衡方程中进行隐式求解。然而,传统DDA方法在计算过程中需组装整体刚度矩阵并联立求解方程组,在用于大型岩土工程问题的三维数值模拟时占用内存较大、耗时较长、计算效率极低。因此,提出一种基于显式时间积分的三维球颗粒DDA方法。该方法在求解过程中不需要组装整体刚度矩阵,在求解加速度时,由于质量矩阵为对角矩阵,可存储为一维向量占用内存较少,且可分块逐自由度求解,效率较高,在接触判断上采用最大位移准则简化了接触算法,采用较小的时步,保证了计算的精确性;通过几个典型算例验证了该方法的准确性及计算效率。 相似文献
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离散单元法同拉格朗日元法及其在岩土力学中的应用 总被引：67，自引：2，他引：67
离散单元法是一种适合于节理岩体的数值分析方法，拉格朗日元法则特点适用于解决大变形的问题。本文叙述了离散单元法和拉格朗日元法的基本原理以及有关参数的选择问题。文中还举出两种方法在岩土力学中的应用范围。 相似文献
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非连续变形分析（DDA）方法严格满足平衡要求和能量守恒,具有完全的运动学及数值可靠性,但对大规模岩土工程问题的数值模拟耗时太长,尤其是线性方程组求解,并行计算可以很好地解决该问题。首先基于DDA方法的基本理论,阐述了适用于DDA方法中的基于块的行压缩法和基于“试验-误差”迭代格式的非零位置记录;其次,引入块雅可比迭代法并行求解DDA方法的线性方程组,并改进了相应的非零存储方法;最后,基于OpenMP实现了DDA线性方程组求解并行计算,并将其应用于地下洞室群的破坏过程分析,以加速比为并行效率的指标评价,结果表明,该并行计算策略可以极大提高DDA的计算效率,而且适合各种规模的问题。 相似文献
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岩土工程数值分析方法对于研究复杂的岩土介质与多变的施工措施是一种得力的方法,比传统的解析方法、室内试验方法、模拟试验方法、现场试验方法等具有无可替代的优越性。按岩土工程数值方法的历史发展、作用及发展方向,将其分为4个层次：作为一种高级计算器,直接为某个具体岩土工程的设计服务,对该岩土工程在各种极端设计工况下进行安全性、稳定性的计算分析;作为一种强大的、无与伦比的模拟分析器,对复杂工况条件下复杂岩土工程的各种不利因素的相互作用、相互影响、耦合效应等进行模拟分析;作为一种无成本、可重复的多功能试验机,探索具体岩土工程的稳定机制或某工程措施的加固机制;作为岩土工程数值方法的终极目标,对数值分析方法进行二次开发——研发智能化、快速化、简便化的新型数值分析工具。对这4个层次进行了讨论,并对每个层次进行举例说明。 相似文献
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The Finite Element Method (FEM) is widely used in the simulation of geotechnical applications. Owing to the limitations of FEM to model problems involving large deformations, many efforts have been made to develop methods free of mesh entanglement. One of these methods is the Material Point Method (MPM) which models the material as Lagrangian particles capable of moving through a background computational mesh in Eulerian manner. Although MPM represents the continuum by material points, solution is performed on the computational mesh. Thus, imposing boundary conditions is not aligned with the material representation. In this paper, a non-zero kinematic condition is introduced where an additional set of particles is incorporated to track the moving boundary. This approach is then applied to simulate the seismic motion resulting in failure of slopes. To validate this simulation procedure, two geotechnical applications are modelled using MPM. The first is to reproduce a shaking table experiment where the results of another numerical method are available. After validating the present numerical scheme for relatively large deformation problem, it is applied to simulate progression of a large-scale landslide during the Chi-Chi earthquake of Taiwan in which excessive material deformation and transportation is taking place. 相似文献
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海岸岩土工程的物理与数值模拟方法 总被引：6，自引：0，他引：6
采用物理模型试验来再现实际现象,验证数值模拟方法的有效性;同时采用数值模拟来弥补离心模型试验的缺陷,揭示模型试验规律,评价实际海岸岩土-结构系统在不同工况下的变形与强度稳定性及其变化.并简要地介绍了针对防波堤土工织物加筋垫层作用机理研究、黄骅港外航道防沙堤工程安全性评价、上海洋山港浅置式大圆筒结构试验段工程安全性评价三个具体项目进行评价的成果,初步展现了物理模型试验与数值模拟方法在海岸岩土工程的机理研究、方案论证、结构与施工优化、结构安全性评价等方面所能发挥的重要作用和广阔的应用前景. 相似文献
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As numerical models are increasingly used as a design tool in geotechnical engineering, it is highly desirable if geotechnical reliability analysis can be conducted based on numeral models. Currently, the practical use of geotechnical reliability analysis-based numerical models is still quite limited. In this study, an easy to access method is derived to conduct geotechnical reliability analysis based on numerical models. To facilitate its application, a procedure is outlined to implement the suggested method such that geotechnical reliability analysis can be automated using existing geotechnical numerical packages. The procedure is illustrated in detail with an example, and the source codes provided can be easily adapted to analyze other similar problems. The method described in this paper is used to study the reliability of a deteriorating reinforced concrete drainage culvert in Shanghai, China. The suggested method provides a convenient means for reliability analysis of complex geotechnical problems. 相似文献
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随气候条件而变化的边界条件的确定是岩土工程中非饱和土数值分析的一个难题。介绍了农业学中的土与大气相互作用分析中的一些应用较为广泛的方法,并采用空气动力学法和微气候能量平衡法相结合的方法确定土-气界面的边界状态,分析了法国鲁昂试验路堤的路堤填土与大气在2005年1月的能量交换,以及在此期间填土内的温度、含水率和吸力的变化,并与实测结果进行了对比。结果表明,农业学中所采用的能量平衡以及能量计算方法可以有效地应用于岩土工程非饱和土的数值分析中,解决随气候而变化的边界条件的确定问题。 相似文献
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对岩土工程数值分析的几点思考 总被引：6，自引：1，他引：5
首先,介绍了笔者对我国岩土工程数值分析现状的调查结果及分析,然后,分析了采用连续介质力学分析岩土工程问题的关键,并讨论分析了岩土本构理论发展现状,提出对岩土本构理论发展方向的思考,最后对数值分析在岩土工程分析中的地位作了分析。分析表明,岩土工程数值分析结果是岩土工程师在岩土工程分析过程中进行综合判断的重要依据之一;采用连续介质力学模型求解岩土工程问题的关键是如何建立岩土的工程实用本构方程;建立多个工程实用本构方程结合积累大量工程经验才能促使数值方法在岩土工程中由用于定性分析转变到定量分析。 相似文献
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岩土工程数值模拟新方法 总被引：13，自引：1，他引：12
论述了岩土工程数值模拟的新进展和近年来新出现的数值模拟方法,重点介绍了无网络伽辽金法（ＥＦＧＭ）和数值流形法（ＭＭ）的原理及其在岩土工程中的应用,指出了今后研究的重点方向。 相似文献
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Simulation-based optimization methods have been recently proposed for calibrating geotechnical models from laboratory and field tests. In these methods, geotechnical parameters are identified by matching model predictions to experimental data, i.e. by minimizing an objective function that measures the difference between the two. Expensive computational models, such as finite difference or finite element models are often required to simulate laboratory or field geotechnical tests. In such cases, simulation-based optimization might prove demanding since every evaluation of the objective function requires a new model simulation until the optimum set of parameter values is achieved. This paper introduces a novel simulation-based “hybrid moving boundary particle swarm optimization” (hmPSO) algorithm that enables calibration of geotechnical models from laboratory or field data. The hmPSO has proven effective in searching for model parameter values and, unlike other optimization methods, does not require information about the gradient of the objective function. Serial and parallel implementations of hmPSO have been validated in this work against a number of benchmarks, including numerical tests, and a challenging geotechnical problem consisting of the calibration of a water infiltration model for unsaturated soils. The latter application demonstrates the potential of hmPSO for interpreting laboratory and field tests as well as a tool for general back-analysis of geotechnical case studies. 相似文献