節(jié)理巖體穩(wěn)定分析的數值流形方法研究.pdf

1、節(jié)理巖體是巖土工程最普遍的施工對象之一，它的力學性質對巖土工程的安全和穩(wěn)定起著決定性的作用，合理評價節(jié)理巖體的強度和變形特征，對于諸如邊坡穩(wěn)定、地下開挖、支護設計和錨固系統(tǒng)的場地選擇、設計、施工等巖土工程問題具有十分重要的意義。而節(jié)理巖體的顯著特點，是其中包含大量方向各異、物理性質各異的褶皺、斷層、節(jié)理、片理等不連續(xù)面。在這些不連續(xù)面的切割下，巖體成為連續(xù)和不連續(xù)部分共存的材料介質，給數值建模分析帶來了很大困難。
　　 數值流形

2、方法以兩套網格的獨特設置為手段，將數學分析中的有限覆蓋技術引入數值計算，統(tǒng)一解決了連續(xù)與非連續(xù)變形計算的力學問題，成為應用于巖體工程領域的一種新方法。然而，現有數值流形方法囿于線彈性分析計算，且難以有效模擬巖土工程的施工過程，影響和限制了其推廣應用。
　　 基于上述考慮，本論文著眼于對節(jié)理巖體強度以及節(jié)理巖體工程的數值流形分析，從數值流形程序的開發(fā)入手，針對本文特定的研究目的，對數值流形方法本身提出了諸多改進和完善。在實現了預期

3、的功能后，利用本文開發(fā)的數值流形程序，重點對節(jié)理巖體的不連續(xù)變形特征進行了分析研究。
　　 取得的主要研究成果包括以下幾個方面：
　　 1、基于由規(guī)則矩形構成的數學網格，改進了數值流形覆蓋系統(tǒng)的自動剖分算法；推導建立了二階位移函數的單元矩陣。
　　 2、提出了在數值流形方法中對不同約束條件的模擬方法：推導建立了高階位移函數條件下求解動力問題的一系列相關矩陣；提出了在不連續(xù)面整個長度范圍內設置分布接觸彈簧的處理方法