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扩展有限元法是针对不连续问题提出的一种改进的有限元法,由于其计算网格独立于结构内不连续面,该方法十分适用于处理不连续问题,因此,该方法需能将不连续面和计算网格的几何信息转化为计算分析所需的单元拓扑信息的前处理。针对扩展有限元法在不连续岩体问题中的应用,系统地研究了二维扩展有限元解决不连续问题时单元拓扑信息生成等前处理问题,给出了单元拓扑信息自动生成算法,将不连续面和计算网格几何信息转化为计算所需要的单元拓扑信息,并在此基础上开发了不连续岩体二维扩展有限元法前处理程序。结果表明该算法和程序的适用性和正确性,同时还表明扩展有限元法在不连续岩体问题求解中有较好的应用前景。 相似文献
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变形模量作为表征岩体变形特征的重要参数,是岩体工程设计的基础力学参数之一。在综合前人研究的基础上提出了基于三维结构面网络模拟确定岩体变形模量的方法,编制了三维结构面网络模拟及计算RQD值的程序。以西南山区某水电站坝址区岩体为实例,在概率统计各组优势结构面几何要素分布形式的基础上,采用Monte Carlo法生成三维结构面网络模型,据此获得岩体三维RQD值,利用RMR法进行质量评价和变形模量的确定,并与钻孔资料统计法和原位试验结果进行对比分析。结果表明:基于钻孔资料统计的估算结果与原位试验相对误差达31.62%,且其估算值偏低;基于三维结构面网络模拟的估算结果与原位试验相对误差仅为2.56%,估算结果精度较高。该方法考虑了岩体质量的空间各向异性,对岩体的质量评价和参数确定更为合理,研究成果为该工程的优化设计提供了合理的计算参数。 相似文献
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节理岩体中富含结构面等不连续体,其中很多结构面之间具有一定黏结强度,在冲击荷载作用下会发生脱结(debond)行为,从而消耗岩体应变能。在该结构面之间的黏结性质在很大程度上决定着岩体的破坏行为,发生脱结后,结构面之间不再具有黏结强度,岩体的力学性能发生弱化。为了对该类结构面进行模拟,在改进的Xu-Needleman势函数基础上推导出结构面单元,并将其嵌入到单元劈裂法中,模拟结构面的开裂过程,当结构面完全脱结后结构面单元就转化为一般节理单元。相应地,在数值实现过程中只是将结构面单元替换为一般节理单元即可。该结构面单元与单元劈裂法相结合,能够有效地模拟节理岩体的破坏过程。 相似文献
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岩体结构面控制着岩质边坡和地下洞室等岩体工程的稳定性,在岩体力学及水力学分析中起到关键作用。为对岩体结构面进行合理分组,精确地模拟岩体结构面网络的分布,提出一种融合改进遗传算法和支持向量机的聚类方法。首先,根据岩体结构面产状信息建立结构面分组的数学模型,采用改进的遗传算法计算结构面样本的全局最优聚类中心,再以聚类中心为训练样本,利用支持向量机方法将结构面样本进行完全划分。通过随机产生的结构面数据以及实际工程的运用表明,遗传-支持向量机聚类算法对岩体结构面的分组合理,获得的优势结构面结果可靠。 相似文献
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裂隙网络模拟与REV尺度研究 总被引:4,自引:2,他引:2
研究了利用平面四边形模拟节理岩体三维裂隙网络的方法.在生成裂隙网络时,同时考虑结构面几何参数和力学参数的随机性.利用裂隙网络研究了确定岩体REV尺度的指标.在此基础上,编制了岩体裂隙网络模拟程序、裂隙网络图形输出程序和岩体REV尺度指标分析程序.通过算例分析,验证了研究成果及程序的合理性,并得出了岩体REV尺度约为各纽裂隙中最大迹长期望值3~4倍的结论.研究成果为后续计算岩体等效力学参数奠定了基础. 相似文献
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用数值方法对岩质高边坡进行稳定性分析时,描述岩体结构对的精细程度会影响分析结果,但常见的有限单元法程序仍难以对复杂节理岩体进行精细建模。为解决这一问题,将结构面网络模拟与离散单元法相结合,在UDEC软件中,利用FISH语言编写网络模拟程序,依据结构面统计资料和结构面分级,实现对复杂岩体结构的精细描述。以某大型水电工程边坡为例,在对岩体结构进行精细描述的基础上,采用离散元强度折减法对边坡进行稳定性分析。通过与极限平衡法和一般离散元结果的对比,表明基于复杂岩体结构精细描述确定的边坡潜在滑动面和安全系数是合理的,为复杂岩质边坡破坏模式和稳定性的分析提供了新的途径。 相似文献
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利用岩石结构面网络模拟计算岩体带宽连通率及岩体强度参数 总被引:4,自引:0,他引:4
岩体中存在的结构面对岩体的力学特性有很大的影响,研究岩体的强度参数,必须弄清结构面在岩体中的分布情况,了解结构面对岩体强度的影响程度。岩体结构面的研究起初是靠人工进行现场测量,不仅耗费人力物力,而且获取的数据代表性不强,还略显粗糙。在计算机应用飞速发展的背景下,利用计算机进行结构面网络模拟的方法浮出水面,并成为现在国内外研究结构面的主要方法之一。此方法在众多的科学研究以及工程建筑领域得到了应用,并在应用之中得到了不断的完善和发展,取得了一定的成果。文章在对计算机结构面网络模拟原理分析的基础上,主要讨论了利用结构面网络模拟计算岩体连通率和岩体强度的方法,其中着重研究了带宽投影法的原理及带宽连通率的计算过程,介绍了利用带宽连通率计算岩体强度参数的方法。利用西北某水电站实际研究中应用此方法的工程实例对成果做了评价,成果与实际情况大体相符。对结构面网络模拟方法做了综合评价:简单易行,省时省力,效果良好。 相似文献
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利用"岩体裂隙率"评价工程岩体的质量 总被引:1,自引:0,他引:1
本文提出用建立在岩体结构面网络三维模拟基础上的“岩体裂隙率”来表征岩体的质量。它可以用来衡量结构面的发育程度及岩体的完整性,评价岩体质量,用于工程岩体分类。 相似文献
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A rational and realistic rock mass modelling strategy for the stability analysis of blocky rock mass
Due to the importance of a realistic rock mass model for the achievement of accurate and reliable results from numerical analysis of blocky rock mass, a probability based rock mass geometrical model is proposed in the present study. The rock mass geometry is built based on site investigation data and stochastic analysis of the discontinuity mapping results. The discontinuities and/or sets of them, either finite or infinite in size, planar or non-planar, convex or concave in shape, can be implemented in the three-dimensional rock mass model. Key block analysis and support design are then suggested to the stochastic rock mass models. To achieve a realistic stability analysis of the rock mass with the proposed probabilistic rock mass model, a few suggestions have also been made. These include the adoption of realistic constitutive models to intact rock and rock discontinuities, use of numerical model to technically handle numerical difficulties and development of a realistic modelling strategy to achieve realistic and affordable computational cost, etc. 相似文献
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岩石细观统计渗流模型研究(Ⅰ): 理论模型 总被引:5,自引:2,他引:5
渗流模型是岩石流固耦合研究的一个关键问题。岩石在裂纹开始产生至裂纹充分贯通前,其渗透性质受内部孔隙和不断演化的微裂纹的共同控制。目前,岩石的渗流模型一般只是针对单纯的裂隙(或裂隙网络)或孔隙建立的,因此,不能很好地描述岩石裂纹扩展演化过程中的渗透性质和现象。针对这一问题,提出了岩石细观统计渗流模型,该模型将岩石裂纹演化过程中的渗透性视为一个非线性动态过程,同时,考虑了裂纹扩展演化和孔隙渗流的共同作用。因此,该模型可用于分析岩石裂纹扩展过程中的渗透性演化。 相似文献
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基于岩体结构面分布分形维的岩体质量评价 总被引:3,自引:1,他引:3
尽管岩体结构面具有空间上的不规则性和结构网络上的复杂性,但由于它又具有白相似的特征,可以运用分形理论来对其进行研究。运用盒计维数法对某矿山巷道围岩体结构面分布的分维数进行计算,验证了岩体结构面分布的分形特征。通过对岩体结构面分布分形维值分布规律的分析发现,分形维数越大、结构面分布越密集,结构面迹线越长,岩体质量越差,表明可将岩体结构面分布的分形维作为岩体质量评价的指标。将计算所得的岩体结构面分布的分维数与按工程岩体分级标准对相应岩体分级所得的岩体质量等级进行对比,提出了一个以岩体结构面分布的分形维作为分级指标的岩体质量评价方案。 相似文献
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The comprehensive test research including the field investigation of the rock masses structure and the laboratory testing of the rock and the discontinuity, the mechanical parameter estimation of the rock masses, and the network simulation of the discontinuity, for the rock formation in Yangjiaping coal mining worked out area has been carried out. The mechanical parameters of rock and discontinuity can be got base on the analysis of the test result. Then the mechanical parameters of rock masses can be estimated by Hoek-Brown method. The mechanical parameters of all the rock masses which involved in finite element calculation have been put forward associating with the geological condition. The FEM result proves that the mechanical parameters of rock masses is reasonable. 相似文献
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以三山岛金矿-510中段和-555中段为例,基于结构面实测数据,利用Matlab对结构面特征进行统计模型,进而实现了岩体裂隙网络Monte-Carlo模拟。然后结合分形理论确定了岩体质量的分维值。研究表明,-510中段和-555中段F3以北的岩体稳定性要好于F3以南的岩体稳定性,从定性和定量的角度对岩体质量进行了分析,为矿山的安全生产提供了一定的依据。 相似文献