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《河海大学》 2006年
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节理岩体正交各向异性等效力学参数与屈服准则研究及其工程应用

张贵科  
【摘要】:节理岩体中通常包含大量分布复杂、尺度各异的结构面,这些结构面的存在决定了岩体在力学性质上的非线性、非均匀性、非连续性、各向异性及有条件转化性。岩体的上述特性使得岩体参数的取值具有高度的复杂性,在实际岩体工程分析中,通常需要抓住影响岩体变形与破坏的主要因素,通过一定的科学方法得到能够反映岩体力学性质的等效参数。 本文的主要研究内容是综合利用现场岩体地质勘察资料、裂隙统计资料、现场岩体试验成果、室内岩块试验成果及裂隙网络模拟技术,确定宏观岩体正交各向异性等效变形参数和抗剪强度参数,并建立正交各向异性屈服准则,通过对FLAC~(3D)软件的二次开发,按正交各向异性材料对岩体工程进行数值模拟分析。论文的主要研究工作与研究成果归纳如下: (1)对岩体工程数值分析方法、岩体等效参数取值方法和裂隙网络模拟技术及各向异性屈服准则的基本理论方法和研究现状进行了概述,并对当前研究中存在的主要难点进行了分析评价,在此基础上,提出了本文的研究重点和研究方法。 (2)在研究空间有限面域、有限线段和空间点的相互位置关系及其判断准则的基础上,提出了利用平面四边形模拟岩体结构面,生成三维随机裂隙网络的方法;利用岩体模型中结构面面积矢量的概念,提出以结构面面积矢量在三个相互垂直截面上的投影面积与岩体体积之比作为岩体REV尺度指标,并得出了岩体REV尺度约为各组结构面中最大迹长期望值的3~4倍的结论。 (3)根据岩体结构面变形特点,提出了考虑初始应力状态及结构面力学参数影响的结构面法向位移本构关系;利用等效连续应变理论得到岩体在不同方向上的等效应变,再根据正交各向异性弹性本构模型将一般各向异性变形等效为正交各向异性变形,确定其相应的等效变形参数。为了求解由正交各向异性本构关系建立的带约束条件的矛盾方程组,利用最小二乘法的基本思想,提出了“区间枚举法”来求解弹性变形等效参数的最优解。 (4)利用损伤力学理论,研究了包含多组裂隙时岩体的损伤变量计算方法,然后以损伤变量作为加权系数,以岩块强度参数和结构面强度参数的加权平均值作为岩体等效强度参数,得到岩体在空间各方向上的等效粘聚力和摩擦系数。将岩体等效抗剪强度参数的空间变化轨迹拟合为正交各向异性强度参数,得到等效强度参数的空间变化轨迹方程(为空间椭球面方程)。 (5)将岩体等效粘聚力和摩擦系数的空间变化轨迹方程引入Mohr-coulomb屈服准则中,建立起正交各向异性屈服准则。理论分析和算例验证表明,正交各
【学位授予单位】:河海大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TU452

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 陈健云;张凯;徐强;李静;;基于多尺度的岩体地下结构开挖研究[J];水利与建筑工程学报;2013年04期
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10 徐卫亚;张贵科;;正交各向异性剪切屈服准则研究及其数值实现[J];岩土力学;2008年05期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
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5 孙旭曙;节理岩体卸荷各向异性力学特性试验研究及工程应用[D];武汉大学;2013年
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1 刘立顺;端锚预应力锚杆支护技术研究[D];中南大学;2011年
2 张金华;岩土体抗剪强度参数反演及滑坡灾害预测研究[D];重庆交通大学;2010年
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【参考文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
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2 宋晓晨;裂隙岩体渗流非连续介质数值模型研究及工程应用[D];河海大学;2004年
3 孙少锐;裂隙岩体地下洞室超欠挖预测及评价研究[D];河海大学;2004年
4 巫德斌;层状岩体边坡工程力学参数研究[D];河海大学;2005年
【共引文献】
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1 富海鹰,冯君,李友明;超大型运梁设备对预制场地基基础影响分析[J];四川建筑科学研究;2005年03期
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4 陈广斌;;关键块体在边坡岩体稳定性评价中的应用[J];四川建筑科学研究;2007年01期
5 钟卫;周德培;杨涛;冯君;;顺层岩石高边坡在卸荷条件下失稳长度的确定[J];四川建筑科学研究;2008年05期
6 张雪颖;阮怀宁;贾彩虹;;岩石损伤力学理论研究进展[J];四川建筑科学研究;2010年02期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 林达明;尚彦军;吴锋波;张巍;张翔;;基于矿物结构与钻探的花岗岩地质强度指标研究及应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
2 祁生文;伍法权;;高地应力地区河谷应力场特征[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
3 张年学;盛祝平;李晓;李守定;赫建明;;岩石泊松比与内摩擦角的关系研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
4 周剑;张路青;胡瑞林;王学良;;大型结构面产状影响下应力波传播规律研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
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6 周剑;张路青;王学良;;水平层状岩体边坡动力响应中的结构面效应研究[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
7 李永强;景立平;梁海安;刘春辉;;汶川地震中土石坝地震灾变过程三维再现[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
8 南世卿;张永坤;杨天鸿;;边坡岩体强度参数分析及稳定性计算[A];2011年中国矿业科技大会论文集[C];2011年
9 谢卫红;朱波;谢永亮;庄惠平;张伟;;岩石结构面粗糙面的分形模拟与光弹试验研究[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2001年
10 杨小林;王树仁;王梦恕;;爆破对围岩力学性质和稳定性的影响[A];第七届全国工程爆破学术会议论文集[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵同彬;深部岩石蠕变特性试验及锚固围岩变形机理研究[D];山东科技大学;2009年
2 郑兴;SPH方法改进研究及其在自由面流动问题中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 张忠;固体炸药冲击起爆的物质点法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王猛;煤矿深部开采巷道围岩变形破坏特征试验研究及其控制技术[D];辽宁工程技术大学;2010年
5 席本强;废弃矿山垃圾填埋场边坡稳定性及加固防渗研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
6 李刚;水岩耦合作用下软岩巷道变形机理及其控制研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
7 汪忠明;基于非局部增强梯度模型的混凝土断裂损伤研究[D];合肥工业大学;2010年
8 杨庆年;武汉地铁车站深基坑变形特性分析[D];华中科技大学;2010年
9 甄晓霞;大跨径钢桥桥面铺装体系力学行为研究[D];华南理工大学;2010年
10 张华;冲击荷载作用下岩石动态损伤特性研究[D];昆明理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 薛志鹏;断层活化导致井巷破坏的数值模拟分析[D];河南理工大学;2010年
2 陈勇;开滦矿区深部开采地表移动规律的研究[D];河南理工大学;2010年
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4 冯银银;隧道围岩应力与位移数值模拟与分析[D];山东科技大学;2010年
5 张彦奇;超细水泥渗透特性微观试验研究及理论分析[D];山东科技大学;2010年
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7 武文宾;冲击地压的非线性岩梁混沌动力学分析[D];山东科技大学;2010年
8 陈云娟;类岩石材料蠕变本构试验研究及基于FLAC~(3D)实现[D];山东科技大学;2010年
9 吕海波;岩石三维内部裂隙扩展过程的数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
10 刘武麟;临近断层回采巷道围岩变形特征及支护技术研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
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1 胡群芳;黄宏伟;;隧道及地下工程风险接受准则计算模型研究[J];地下空间与工程学报;2006年01期
2 黄生文;李森林;鲁长亮;;改进的可拓方法在隧道围岩分级中的应用[J];地下空间与工程学报;2007年05期
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4 黄修云,魏莉萍,乔春生,张清;隧道岩石力学参数的随机-模糊统计分析[J];北方交通大学学报;1999年01期
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6 张志刚,王鹏,李安贵,蔡美峰,张红英;随机-模糊线性回归模型的参数估计及应用[J];北京科技大学学报;2004年03期
7 李树森,符文熹,聂德新;地下洞室顶部软弱夹层和层状岩体的稳定性分析及参数反演[J];成都理工学院学报;2000年01期
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9 王运生;黄润秋;段海澎;韦猛;;中国西部末次冰期一次强烈的侵蚀事件[J];成都理工大学学报(自然科学版);2006年01期
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1 肖卫国;节理岩体本构模型和其细观力学方法理论研究[D];北京交通大学;2011年
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5 周江平;土石坝抗滑稳定性与砂层地基液化的可靠度理论与应用[D];西南交通大学;2004年
6 巫德斌;层状岩体边坡工程力学参数研究[D];河海大学;2005年
7 秦建设;盾构施工开挖面变形与破坏机理研究[D];河海大学;2005年
8 向文飞;裂隙岩体表征单元体及力学特性尺寸效应研究[D];武汉大学;2005年
9 王凤艳;数字近景摄影测量快速获取岩体裂隙信息的工程应用[D];吉林大学;2006年
10 巨能攀;大跨度高边墙地下洞室群围岩稳定性评价及支护方案的系统工程地质研究[D];成都理工大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘社豪;节理岩体等效本构关系研究及工程应用[D];大连理工大学;2011年
2 汪波;金沙江虎跳峡水电站龙蟠坝址区建坝条件的工程适宜性研究[D];成都理工大学;2003年
3 杨光伟;闸坝深厚覆盖层基础处理研究[D];四川大学;2003年
4 顾义磊;西山坪近水平煤系地层隧道围岩稳定性研究[D];重庆大学;2003年
5 张斌;大型地下洞室块体稳定性确定性研究及软件实现[D];成都理工大学;2004年
6 黄达;软硬岩层互层巷道顶板稳定性分析[D];太原理工大学;2004年
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8 戚颖;基于电力市场的发电侧上网电价探析[D];华北电力大学(北京);2005年
9 郑海君;软岩特性研究及其对边坡影响的敏感性分析[D];成都理工大学;2005年
10 房冬恒;大渡河长河坝水电站下坝址建高(堆石)坝适宜性研究[D];成都理工大学;2005年
【二级引证文献】
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1 吕韬;梁莉;刘祥友;王登峰;傅翔;;层间接触状况对水泥混凝土路面的影响[J];地下空间与工程学报;2011年03期
2 白永健;黄润秋;巨能攀;赵建军;霍宇翔;;高陡岩质边坡稳定性三维离散元分析[J];工程地质学报;2008年05期
3 郑文棠;徐卫亚;宁宇;孟国涛;;节理玄武岩体变形模量的尺寸效应和各向异性[J];工程地质学报;2010年04期
4 狄圣杰;汪明元;邓南沙;宋庆滔;;土石混合体REV尺度数值方法研究[J];防灾减灾工程学报;2012年05期
5 高春玉;徐进;李忠洪;;砂质板岩加卸载力学特性的试验研究[J];长江科学院院报;2013年02期
6 贾善坡;邹臣颂;吴渤;罗金泽;伍国军;;考虑岩体各向异性强度的隧洞围岩稳定性分析[J];防灾减灾工程学报;2013年02期
7 刘际飞;璩世杰;;节理走向角度对爆炸应力波传播影响的试验研究[J];爆破;2014年02期
8 王丰;孟陆波;李天斌;;节理面对千枚岩物理力学性状的影响[J];工业建筑;2014年08期
9 徐佳;张勤;吴继敏;;功效系数法在确定岩体优势面中的应用[J];河海大学学报(自然科学版);2008年04期
10 叶超;;地下工程中三维组合单元的智能预处理技术[J];计算机工程;2012年08期
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1 金昕星;朱哲明;肖定军;周章涛;李碧勇;;爆炸载荷作用下人造裂隙混凝土的动态破坏研究[A];四川省力学学会2010年学术大会论文集[C];2010年
2 左双英;叶明亮;唐晓玲;续建科;史文兵;;层状岩体地下洞室破坏模式数值模型及验证[A];《岩土力学》vol.34 增刊1 2013[C];2013年
3 郑文棠;;节理玄武岩体变形模量的尺寸效应和各向异性[A];广东省水力发电工程学会2012年获奖优秀科技论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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3 钟卫洲;复合材料弹侵彻靶体的动力学行为研究[D];西南交通大学;2010年
4 王传留;孕镶金刚石仿生结构耐磨性能的研究[D];吉林大学;2011年
5 梅松华;层状岩体开挖变形机制及破坏机理研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2008年
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7 魏玉峰;白鹤滩水电站多层位复杂介质坝基岩体结构特征及岩体质量分级研究[D];成都理工大学;2010年
8 于洪丹;Boom Clay渗流—应力耦合长期力学特性研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
9 张占荣;裂隙岩体变形特性研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王红晓;峨眉山玄武岩大规模高速远程崩滑流事件多因素复合约束机制[D];昆明理工大学;2010年
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3 刘社豪;节理岩体等效本构关系研究及工程应用[D];大连理工大学;2011年
4 周奎;含三维裂隙的脆性岩体破坏机理的试验与数值分析研究[D];山东大学;2011年
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6 龚书贤;层状围岩隧道力学特性及稳定性研究[D];重庆大学;2011年
7 张安康;爆破地震波作用下建筑结构的动力响应与损伤破坏研究[D];山东科技大学;2011年
8 丁丹;锦屏一级水电站右岸进水口边坡稳定性研究[D];成都理工大学;2008年
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10 王文涛;裂隙岩体损伤流变模型研究及其工程应用[D];山东大学;2008年
【二级参考文献】
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【相似文献】
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7 李攀峰;杨建宏;聂德新;;贯通性节理岩体的Jv研究[A];第三届全国岩土与工程学术大会论文集[C];2009年
8 阴可;张永兴;;拉剪条件下节理岩体的应力和变形[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000年
9 李术才;朱维申;李树忱;王书法;邱祥波;;三维断裂损伤模型在某地下厂房围岩稳定性分析中的应用[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000年
10 任懿;杨海天;;基于时域自适应算法的双向黏弹性节理岩体的等效分析[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙闯;深部节理岩体应变软化行为及围岩与支护结构相互作用研究[D];辽宁工程技术大学;2013年
2 张伟;基于预应力锚杆模型的节理岩体稳定性非连续分析[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
3 吴琼;复杂节理岩体力学参数尺寸效应及工程应用研究[D];中国地质大学;2012年
4 肖卫国;节理岩体本构模型和其细观力学方法理论研究[D];北京交通大学;2011年
5 孙旭曙;节理岩体卸荷各向异性力学特性试验研究及工程应用[D];武汉大学;2013年
6 朱福巍;节理岩体细观损伤模型的理论研究与数值方法[D];北京交通大学;2011年
7 焦健;节理岩体稳定分析的数值流形方法研究[D];北京交通大学;2010年
8 宋林;节理岩体中应力波传播的动力特性研究[D];西安建筑科技大学;2012年
9 秦楠;喷锚支护节理岩体的复合单元法研究[D];武汉大学;2013年
10 任懿;非均质材料的时域自适应—等效力、热分析[D];大连理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 袁维;节理岩体力学特征及隧道施工力学行为研究[D];中南大学;2013年
2 朱成华;节理岩体隧道分析方法研究[D];重庆大学;2012年
3 邢闯锋;冻融节理岩体损伤断裂特性及有限元分析研究[D];中国地质大学(北京);2014年
4 赵幸;基于能量原理的节理岩体裂纹扩展试验研究[D];成都理工大学;2013年
5 王鑫;节理岩体变形参数尺寸效应及REV问题研究[D];重庆交通大学;2013年
6 刘社豪;节理岩体等效本构关系研究及工程应用[D];大连理工大学;2011年
7 黄妤诗;含填充节理岩体的单轴压缩试验及本构模型研究[D];中国地质大学(北京);2013年
8 张凯;节理岩体裂纹扩展及锚固机理研究[D];大连理工大学;2013年
9 贺续文;基于离散单元法的节理岩体边坡稳定性分析[D];湘潭大学;2010年
10 肖宇;大孤山铁矿南帮节理岩体开采损伤特征研究[D];辽宁科技大学;2013年
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