Discrete element method modeling of inherently anisotropic rocks under uniaxial compression loading          下载免费PDF全文

K. Duan  C.Y. Kwok  M. Pierce 《国际地质力学数值与分析法杂志》2016,40(8):1150-1183

A new numerical approach is proposed in this study to model the mechanical behaviors of inherently anisotropic rocks in which the rock matrix is represented as bonded particle model, and the intrinsic anisotropy is imposed by replacing any parallel bonds dipping within a certain angle range with smooth‐joint contacts. A series of numerical models with β = 0°, 15°, 30°, 45°, 60°, 75°, and 90° are constructed and tested (β is defined as the angle between the normal of weak layers and the maximum principal stress direction). The effect of smooth‐joint parameters on the uniaxial compression strength and Young's modulus is investigated systematically. The simulation results reveal that the normal strength of smooth‐joint mainly affects the behaviors at high anisotropy angles (β > 45°), while the shear strength plays an important role at medium anisotropy angles (30°–75°). The normal stiffness controls the mechanical behaviors at low anisotropy angles. The angle range of parallel bonds being replaced plays an important role on defining the degree of anisotropy. Step‐by‐step procedures for the calibration of micro parameters are recommended. The numerical model is calibrated to reproduce the behaviors of different anisotropic rocks. Detailed analyses are conducted to investigate the brittle failure process by looking at stress‐strain behaviors, increment of micro cracks, initiation and propagation of fractures. Most of these responses agree well with previous experimental findings and can provide new insights into the micro mechanisms related to the anisotropic deformation and failure behaviors. The numerical approach is then applied to simulate the stress‐induced borehole breakouts in anisotropic rock formations at reduced scale. The effect of rock anisotropy and stress anisotropy can be captured. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

Constitutive and numerical framework for modeling joints and faults in rock          下载免费PDF全文

Howard Schreyer  Deborah Sulsky 《国际地质力学数值与分析法杂志》2016,40(9):1253-1283

A three‐dimensional constitutive model for joints is described that incorporates nonlinear elasticity based on volumetric elastic strain, and plasticity for both compaction and shear with emphasis on compaction. The formulation is general in the sense that alternative specific functional forms and evolution equations can be easily incorporated. A corresponding numerical structure based on finite elements is provided so that a joint width can vary from a fraction of an element size to a width that occupies several elements. The latter case is particularly appropriate for modeling a fault, which is considered simply to be a joint with large width. For small joint widths, the requisite equilibrium and kinematic requirements within an element are satisfied numerically. The result is that if the constitutive equation for either the joint or the rock is changed, the numerical framework remains unchanged. A unique aspect of the general formulation is the capability to handle either pre‐existing gaps or the formation of gaps. Representative stress–strain plots are given to illustrate both the features of the model and the effects of changes in values of material parameters. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

水库群水沙调控的单-多目标调度模型及其应用          下载免费PDF全文

白涛  阚艳彬  畅建霞  袁梦 《水科学进展》2016,27(1):116-127

为缓解内蒙古河段"二级悬河"形势,以黄河上游沙漠宽谷河段为研究对象,以龙羊峡水库、刘家峡水库为调控主体,开展黄河上游水沙调控研究。建立了输沙量、发电量最大的单目标模型以及多目标模型;分别采用自迭代模拟算法、逐次逼近动态规划算法(DPSA)和改进的非支配排序遗传优化算法(NSGA-Ⅱ)求解模型;设置了初始、常规、优化和联合优化4种方案。通过实例计算,联合优化调度方案的区间总冲刷量达到了0.38亿t,梯级发电量148.22亿kW·h。该方案以较小的电量损失换来了输沙量的大幅度增加,水沙调控效果显著,推荐为最优方案。研究成果量化了水沙调控效果和各目标间的转化规律,为开展黄河上游水沙调控提供了决策依据,具有重要的应用价值和实际指导意义。  相似文献   

基于峰值因子最大化的鬼波压制方法     

叶林  韩立国  李洪建  张威  李宇  于晨霞 《世界地质》2016,35(4):1101-1108

针对传统拖缆采集得到的海上地震资料受鬼波影响而导致频带宽度变窄,笔者提出一种去鬼波方法,可以压制鬼波效应,拓宽频带。首先在频率-空间域推导出镜像数据生成公式,并基于峰值因子最大化的参数搜索方法来估计最优的鬼波延迟时间,将最优的鬼波延迟时代入镜像记录生成公式,获得最优的镜像记录,利用联合反褶积算法得到最优的去鬼波结果。将本文中的方法应用于模拟的变深度采集数据和海上实测的变深度采集数据,证实该方法可以有效地压制鬼波,消除频谱中的陷波点,得到宽频数据。  相似文献   

节理分布空间变异的地下洞室稳定性概率分析   总被引：1，自引：0，他引：1  

王川  冷先伦  李海轮  李刚 《岩土力学》2021,(1):224-232,244

以岩土材料力学参数空间变异性的"点估计-有限元"分析方法为基础,结合节理分析时自身存在几何模型、网格划分等特性,扩展了该方法在节理分布空间变异性分析方面的适用性,明确了具体的研究步骤与方法。以某抽水蓄能水电站为例,通过分析节理空间变异性对围岩变形与塑性区的影响,验证了扩展后该方法的准确性和合理性。对工程案例开挖揭露的1400余条节理进行概率统计,建立了节理空间变异性的有限元分析模型;采用扩展后的概率分析方法,研究了节理分布对地下洞室群围岩开挖稳定性的影响。研究结果表明:(1)对比概率分析得到的围岩变形概率分布与现场监测结果,发现剔除变形异常点后监测变形量值大部分位于得到的位移概率分布范围内,说明节理的空间变异性是导致监测变形波动的主要影响因素;(2)围岩变形概率分布的标准差能有效识别出围岩开挖变形受节理空间变异性的影响程度,对于所给出的案例依次为:机窝>边墙>顶拱;(3)围岩塑性区的概率分区能合理判断地下洞室群开挖时受节理影响较大的区域和范围,为工程施工的支护设计提供依据。  相似文献   

冻融循环下含节理类岩石试样剪切破坏特性     

徐新木  张耀平  付玉华  雷大星  邹雄刚 《吉林大学学报(地球科学版)》2021,51(2):483-494

为探究冻融循环对节理岩石抗剪力学特性的影响,针对冻融循环前后不同连通率节理岩石试样进行剪切特性试验,探究了节理试样的剪切破坏机制,对比分析了冻融前后节理试样抗剪强度的衰减趋势,分析了黏聚力及内摩擦角随岩石试样剪切破坏面分形维数的变化规律。结果表明：随冻融循环次数的增加,节理试样剪切应力-位移曲线发生显著变化,峰值剪应力出现明显下降,黏聚力及内摩擦角对比冻融前试样出现明显劣化,并且随节理试样连通率的增加,劣化程度加剧;在节理连通率相同时,随冻融循环次数的增加,剪切破坏面的分形维数呈现近指数函数递增的趋势,随分形维数的增加,节理试样的黏聚力损伤因子、内摩擦损伤因子也呈现指数函数增加的趋势;在冻融循环次数相同时,内摩擦角损伤因子随节理连通率的增大呈先减小后增大的趋势,而黏聚力损伤因子在冻融循环次数为30次前后分别呈递增和先减后增的趋势。  相似文献   

中国东部夏季降水与气温的联合EOF分析     

郑金新  黎洛丝  郑嘉雯  郑菲菲 《广东气象》2019,41(2):9-14

采用JEOF等方法分析中国东部夏季降水和气温的协同变化时空分布特征,结果表明:当时间系数为正时,第1典型场降水型态从北向南(下同)呈"++-"分布,气温表现为冷异常,500 hPa回归场在中纬度地区呈显著低压异常,SST回归场表现为太平洋海域呈西北-东南的分布;第2典型场降水呈"+-"分布,气温则呈"-+"分布;第3典型场降水分布呈中间型,气温场呈"-+"分布。  相似文献   

鄂尔多斯盆地构造应力场特征及其构造背景   总被引：29，自引：9，他引：20  

徐黎明  周立发  张义楷  党犇 《大地构造与成矿学》2006,30(4):455-462

通过大量断层和褶皱的野外观测以及构造形成序列的确定,同时考虑盆地形成演化过程中板块动力学背景,并结合前人的研究成果,开展了鄂尔多斯盆地古构造应力场的研究。研究表明盆地区域主压应力场方向在加里东期呈NNE-SSW向和近SN向,主要是晚奥陶世以来秦岭洋盆向北俯冲并与华北板块碰撞的结果;印支期主要呈NW-SE向和NNE-SSW向、SN向,主要受中特提斯构造动力体系中羌塘地块与欧亚大陆碰撞拼贴产生的远程构造效应影响;燕山期主要呈NW-SE向,主要受古太平洋大陆板块与欧亚大陆板块碰撞远程构造效应影响,盆地西南缘呈NE-SW向;喜马拉雅期呈NNE-SSW向,主要受新特提斯构造动力体系和今太平洋构造动力体系联合作用影响,即今太平洋板块和印度板块与欧亚板块俯冲碰撞有关。  相似文献   

华北北部不同构造单元地壳速度模型——均匀分层介质反射波走时反演的结果   总被引：1，自引：0，他引：1  

田晓峰  张先康  嘉世旭  杨卓欣  段永红  徐朝繁  张成科  张健狮 《华北地震科学》2006,24(3):1-5

从广义反演理论出发,对多层反射波的走时联合反演,可以同时获得所有的各层速度及厚度参数。其优点是在不需要把问题线性化过程的同时,统一考虑了各层反射波走时的离散对整个地壳模型的影响,又可兼顾观测数据的不同误差分布。本文将该方法进行了数值模拟并应用于华北北部的几个不同构造单元,反演得出了其反射P波速度结构,并与正演结果进行了对比。  相似文献   

Hilbert变换在海浪波高与周期联合分布函数中的应用     

李响  李海  张蕴斐  徐德伦  吴辉碇 《海洋预报》2006,23(3):1-13

Longuet-Higgins(1983)[1]导出了波高与周期的联合分布函数,此分布函数虽然与实际数据符合良好,但存在很大的缺陷,如:由此分布函数得出的波高分布为形式较为复杂的非Rayleigh分布,很难应用于工程计算中。孙孚(1988a)[2]应用射线理论导出了一种波高与周期联合分布,虽然弥补了Longuet-Higgins的一些缺陷,但推导过程过于复杂。本文在窄谱假定下通过应用Hilbert变换方法得出新的分布函数并与前两者比较,表明Hilbert变换的方法不但简便,而且完全克服Longuet-Higgins的不足,可以方便的应用于工程计算中。本文也为Hilbert变换的方法在工程中的应用提供了理论依据。  相似文献