收藏本站
《浙江大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

岩体广义多层结构模型研究

彭从文  
【摘要】: 岩石是由多种矿物晶粒、孔隙和胶结物组成的混杂体。经过亿万年的地质演变和多期复杂的构造运动,使岩石含有不同阶次随机分布的微孔隙与裂纹。在宏观尺度上天然岩体又为多种地质构造面(节理、断层和弱面)所切割。这些重要特点表征岩石是一种很复杂很特殊的材料,它不是离散介质,也不是连续介质,而是属于连续与离散(或局部离散)的耦合介质。岩石破坏过程也可看成是其内部结构面形成、重构的过程,在这个过程中,微裂纹萌生、宏观裂纹形成、结构面贯通及沿接触面滑移等现象交织在一起。由于破坏过程的跨学科性、多层次性和状态方程不清,岩石破坏问题一直是研究的热点与难点。本文将岩石结构面空间分布的结构性、尺度的结构性与分形特征的结构性称为广义多层结构,分别研究了脆性岩石、岩石节理及非贯通节理岩体的多层结构模型,模型的数值计算通过ABAQUS平台内嵌子程序UMAT与UEL实现。具体内容有: (1)介绍了用户材料子程序(UMAT)与用户单元子程序(UEL)实现方法。包括:弹塑性比例因子计算、变子增量步的修正Euler显式应力积分方法、应力修正方法、刚度矩阵AMATRX与残余荷载矩阵RHS计算方法及计算流程等。为验证UMAT的有效性,将Drucke-Prager模型写入UMAT并与ABAQUS材料库Drucke-Prager模型进行对比,采用UEL将Cosserate介质弹塑性模型嵌入ABAQUS并进行性状分析。 (2)介绍了基于渐近展开法的双尺度边值方程、切线模量计算方法及计算步骤,给出了有限元列式及计算流程。将细观统计模型与渐近展开法相结合,提出了脆性岩石双尺度计算模型。模型在细观尺度采用基于Rankine准则的弹脆性本构关系,并考虑材料的统计性,采用切线模量为零作为材料软化判据,软化后采用考虑复合模式的钝断裂带裂纹模型。采用双尺度计算方法不仅能得到非均质材料的有效性能,更重要的是不必引入虚拟的损伤参数,使材料宏观力学性状与材料真实物理进程相对应。 (3)基于节理分形特征,将节理面分解为不同层次结构面,结合Plesha节理本构提出岩石节理多层结构模型。采用单层结构时,该模型退化为Plesha节理模型。模型将接触面的损伤与破坏拟为不同层次结构面渐次破坏的过程,能考虑界面滑移、剪损、压碎、分离等作用机理。通过将界面粗糙度定义为等效起伏角,模型能模拟节理循环剪切性状。模型适用于中低压力下岩体节理、也可用于分析结构物与围岩相互作用性状等。 (4)基于共线非贯通节理岩体破坏机理,提出非贯通节理岩体多层结构模型。节理贯通时,该模型退化为Zienkiewicz节理材料模型。节理岩体多层结构模型包括节理滑移与节理扩展模型。节理滑移模型考虑节理细观形态;在节理扩展模型中,结构面剪切强度由节理剪切强度与岩桥强度共同组成,节理剪切强度体现为界面基本摩擦角与粗糙角,岩桥强度体现为等效粘聚力,等效粘聚力不断弱化的过程就是结构面由非贯通向贯通转化的过程。非贯通节理岩体多层结构模型假定岩桥为共面剪切破坏,模型适用于岩体节理共面并且岩桥长度远小于节理长度的情形。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU452

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张练;基于Cosserat理论的层状岩体模拟方法研究与应用[D];长江科学院;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曹玉新;许兰民;沈宇鹏;;土工格栅在青藏铁路多年冻土区的应用[J];北京交通大学学报;2008年01期
2 乔春生,张清;岩石节理非线性变形分析[J];北方交通大学学报;1998年01期
3 张欣,丁秀丽,李术才,中国科学院武汉岩土力学研究所,武汉430071;ABAQUS有限元分析软件中Duncan-Chang模型的二次开发[J];长江科学院院报;2005年04期
4 徐涛,唐春安,张哲,张永彬;单轴压缩条件下脆性岩石变形破坏的理论、试验与数值模拟[J];东北大学学报;2003年01期
5 徐光黎,潘别桐,晏同珍;节理岩体变形模量估算新方法[J];地球科学;1991年05期
6 张盛;张洪武;毕金英;陈飚松;;多维非经典热传导问题的时间-空间多尺度高阶均匀化分析[J];复合材料学报;2009年01期
7 张强勇,向文,朱维申;节理岩体能量损伤本构模型与工程应用[J];工程地质学报;1999年04期
8 周太全;华渊;吕宝华;;金华山软岩铁路隧道施工过程围岩屈服接近度分析[J];工程地质学报;2008年04期
9 夏才初,孙宗颀,潘长良;表面形貌含波纹度的节理的闭合模型[J];工程地质学报;1994年02期
10 殷有泉;考虑损伤的节理本构模型[J];工程地质学报;1994年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郑建军,李庆勇,曾洪波,徐世烺;混凝土微平面模型的参数研究与应用[J];四川建筑科学研究;2004年02期
2 罗晓勇;施养杭;;混凝土断裂的研究现状与展望[J];四川建筑科学研究;2008年06期
3 薛俊华;余国锋;;岩石单轴压缩端部效应的数值实验研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年02期
4 薛俊华;余国锋;;远距离卸压开采关键层位置效应初探[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年03期
5 吴定州;余国锋;孟祥瑞;;低透气性煤层松动爆破增透机理数值模拟研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2008年05期
6 刘倩倩;沈明荣;;波浪作用下水下岩质边坡模型试验研究[J];安徽建筑;2008年05期
7 李彬彬;王社良;苏三庆;;多种因素耦合作用下的大体积混凝土温度应力仿真分析[J];安徽建筑;2009年04期
8 季葆华;王自强;;ELASTIC-PLASTIC CONSTITUTIVE RELATION OF PARTICLE REINFORCED COMPOSITES[J];Acta Mechanica Sinica;1999年04期
9 冯永平;崔俊芝;;MULTI-SCALE FE COMPUTATION FOR THE STRUCTURES OF COMPOSITE MATERIALS WITH SMALL PERIODIC CONFIGURATION UNDER CONDITION OF COUPLED THERMOELASTICITY[J];Acta Mechanica Sinica;2004年01期
10 ;Extended multiscale finite element method for mechanical analysis of heterogeneous materials[J];Acta Mechanica Sinica;2010年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈金辉;康毅力;李大奇;游利军;;致密砂岩储层裂缝面结构模型及应力敏感性研究[A];渗流力学与工程的创新与实践——第十一届全国渗流力学学术大会论文集[C];2011年
2 冯金龙;沈新普;刘应华;;混凝土塑性损伤ABAQUS用户子程序开发[A];塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议论文集[C];2011年
3 巩城城;马凤山;张亚民;王善飞;刘自成;;基于岩体结构面统计与分维数的岩体质量评价及其在矿山工程中的应用[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
4 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
5 肖永红;高波;谢卫红;;岩石粗糙节理剪切特性研究[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
6 张璞;李书;张放;;基于均匀化方法的双向铺层层合板弹性性能计算及优化设计[A];首届全国航空航天领域中的力学问题学术研讨会论文集(下册)[C];2004年
7 王俊光;梁冰;;不同裂隙水压力作用下岩石强度变化分析[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(二)[C];2007年
8 刘金兴;邓守春;张晶;梁乃刚;;基于格构模型的混凝土动静态拉伸破坏试验数值模拟[A];固体力学进展及应用——庆贺李敏华院士90华诞文集[C];2007年
9 王旭东;付小敏;;蚀变岩在三向应力状态下的力学及变形特性研究[A];第七届全国MTS材料试验学术会议论文集(一)[C];2007年
10 马崇武;刘忠玉;;降雨入渗时无限边坡的水平位移与稳定性分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 杨敬源;井壁稳定性若干力学问题的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 何峰;岩石蠕变—渗流耦合作用规律研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
4 陈奇;基于分形理论的汽车变速箱齿轮接触强度研究[D];合肥工业大学;2010年
5 郭保华;循环加载下岩石裂隙变形与渗流的试验研究[D];河南理工大学;2010年
6 张骥;混凝土塑性—损伤本构模型研究[D];华中科技大学;2010年
7 张永安;滇中红层路堑边坡与路堤稳定性研究[D];昆明理工大学;2010年
8 乔华;Arlequin构架下结构多尺度数值模拟[D];浙江大学;2011年
9 吴寒亮;芳纶纤维布约束混凝土短柱的尺寸效应研究与多尺度分析[D];北京交通大学;2010年
10 杨溢;爆破荷载对蠕动边坡的累积效应及稳定性影响研究[D];昆明理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈建伟;松软煤层回采工作面前方煤体应力分布及位移变化特征[D];河南理工大学;2010年
2 潘建武;含单一天然弱面岩石试样的力学特性研究[D];河南理工大学;2010年
3 李波;义安矿水力冲孔卸压增透消突技术研究[D];河南理工大学;2010年
4 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
5 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
6 张伟杰;基于渗流—应力耦合作用的裂隙型底板突水机理及危险性预测研究[D];山东科技大学;2010年
7 靳军伟;高填方路基变刚度处理技术及设计方法研究[D];郑州大学;2010年
8 刘鹏辉;降雨入渗对土石混填路堤边坡稳定性的影响分析[D];郑州大学;2010年
9 杨素娟;南水北调工程芳芝段开挖渠道边坡稳定敏感性分析[D];郑州大学;2010年
10 王秀丽;基于行人小腿保护的汽车保险杠改进研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 耿大新,杨林德;层状岩体的力学特性及数值模拟分析[J];地下空间;2003年04期
2 佴磊,汪发武;层状岩体边坡破坏形式的工程地质判别[J];长春地质学院学报;1991年03期
3 陈红旗,黄润秋;反倾层状边坡弯曲折断的应力及挠度判据[J];工程地质学报;2004年03期
4 蒋良潍;黄润秋;;反倾层状岩体斜坡弯曲-拉裂两种失稳破坏之判据探讨[J];工程地质学报;2006年03期
5 蒋臻蔚,王启耀,石玉玲;陡倾角层状岩体中巨型地下洞室群的围岩稳定问题[J];公路交通科技;2005年S1期
6 杨乐;吴德伦;许年春;;偶应力理论的层状岩体洞室数值模拟[J];重庆建筑大学学报;2008年03期
7 张洪武,王辉;平面Cosserat模型有限元分析的4和8节点单元与分片试验研究[J];计算力学学报;2005年05期
8 李云鹏,王芝银;单边自由的固支岩板黏弹性行为分析及其应用[J];力学与实践;2005年02期
9 黄洪波,符文熹,尚岳全,聂德新;层状岩质边坡的屈曲破坏分析[J];山地学报;2003年01期
10 蒋良潍;黄润秋;;层状结构岩体顺层斜坡滑移-弯曲失稳计算探讨[J];山地学报;2006年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 陈志坚;层状岩质边坡工程安全监控建模理论及关键技术研究[D];河海大学;2001年
2 杨乐;基于Cosserat介质理论的层状岩体均匀化数值分析与应用研究[D];重庆大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐营营;徐中华;王建华;王卫东;;采用逆作法的超大型深基坑三维有限元分析[J];地下空间与工程学报;2005年05期
2 刘成学;杨林德;曹文贵;;岩石统计损伤软化本构模型及其参数反演[J];地下空间与工程学报;2007年03期
3 王绍令,赵林,李述训,季国良,谢应钦,郭东信;青藏公路多年冻土段沥青路面热量平衡及路基稳定性研究[J];冰川冻土;2001年02期
4 邹海,王桂梁,桂和荣,陈兆炎;岩体力学参数的损伤─—反分析优化性研究[J];长春科技大学学报;1999年02期
5 冯淼林,吴长春,孙慧玉;三维均匀化方法预测编织复合材料等效弹性模量[J];材料科学与工程;2001年03期
6 庄守兵,吴长春,冯淼林,袁振;基于均匀化方法的多孔材料细观力学特性数值研究[J];材料科学与工程;2001年04期
7 黄明利,唐春安,朱万成;岩石单轴压缩下破坏失稳过程SEM即时研究[J];东北大学学报;1999年04期
8 孙吉主,周健,唐春安;影响岩石声发射的几个因素[J];地壳形变与地震;1997年02期
9 杨海天,邬瑞锋;双向正交节理岩体的一个复合蠕变模型[J];大连理工大学学报;1991年03期
10 陈万吉;应变梯度理论有限元:C~(0-1)分片检验及其变分基础[J];大连理工大学学报;2004年04期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 沈珠江;;科学抽象在岩土力学研究中的意义[A];中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集(上册)[C];2003年
2 沈珠江;陈铁林;;岩土破损力学:基本概念、目标和任务[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年
3 杨强;;岩体损伤力学发展现状和面临的问题[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年
4 李宁;张平;陈蕴生;;裂隙岩体试验研究进展与思考[A];岩石力学新进展与西部开发中的岩土工程问题——中国岩石力学与工程学会第七次学术大会论文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 郭少华;岩石类材料压缩断裂的实验与理论研究[D];中南大学;2003年
2 张平;裂隙介质静动应力条件下的破坏模式与局部化渐进破损模型研究[D];西安理工大学;2004年
3 张贵科;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[D];河海大学;2006年
4 张传庆;基于破坏接近度的岩石工程安全性评价方法的研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2006年
5 戴永浩;非饱和板岩细观试验与本构模型研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2006年
6 江权;高地应力下硬岩弹脆塑性劣化本构模型与大型地下洞室群围岩稳定性分析[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2007年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姜清辉;王书法;;锚固岩体的三维数值流形方法模拟[J];岩石力学与工程学报;2006年03期
2 李业学;谢和平;朱哲明;冯华东;叶建军;;应力波穿越分形节理时的透反射规律研究[J];岩石力学与工程学报;2009年01期
3 肖卫国;兑关锁;陈铁林;任青文;;剪胀和破坏耦合的节理岩体本构模型的研究[J];岩石力学与工程学报;2009年12期
4 韩嵩;蔡美峰;;节理岩体物理模拟与超声波试验研究[J];岩石力学与工程学报;2007年05期
5 ;同济大学岩石力学与工程研究中心[J];岩石力学与工程学报;2010年S1期
6 原磊;王成;;椭圆形节理岩体单元受压时的结构力学分析[J];岩石力学与工程学报;2004年S1期
7 井兰如;冯夏庭;;放射性废物地质处置中主要岩石力学问题[J];岩石力学与工程学报;2006年04期
8 彭从文;朱向荣;王金昌;;基于渐近展开法的脆性岩石双尺度方法初步研究[J];岩土力学;2011年01期
9 马强;;江苏省岩石力学与工程学会成立大会在我院召开[J];解放军理工大学学报(自然科学版);1987年04期
10 ;岩石力学中最佳表面裂殖[J];北京科技大学学报;1996年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郑炳旭;;前言[A];中国岩石力学与工程实例第一届学术会议论文集[C];2007年
2 ;中国岩石力学与工程学会章程[A];岩土工程学术交流会文集[C];2004年
3 钱七虎;;前言[A];第一届华东岩土工程学术大会论文集[C];1990年
4 ;编者的话[A];岩石力学测试技术及高边坡稳定性——第二次湖北省暨武汉岩石力学与工程学术会议论文集[C];1990年
5 徐嘉谟;方祖烈;伍法权;冯夏庭;杨强;邬爱清;何满潮;程良奎;宋胜武;黄润秋;蔡美峰;王明洋;;岩石力学与岩石工程学科发展研究[A];2009—2010岩石力学与岩石工程学科发展报告[C];2010年
6 崔政权;;前言[A];岩土工程论文集[C];1995年
7 ;[A];岩石力学与工程的创新和实践:第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年
8 谢和平;鞠杨;;岩石力学中的分形研究[A];科技进步与学科发展——“科学技术面向新世纪”学术年会论文集[C];1998年
9 王泳嘉;宋文洲;;关于岩石力学有限元程序发展的若干思考[A];第六届全国岩石动力学学术会议文集[C];1998年
10 张元中;李剑浩;昌庆珍;楚泽涵;;利用测井方法解决岩石力学问题[A];中国地球物理学会年刊2002——中国地球物理学会第十八届年会论文集[C];2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 田红 记者 胥茜;论文无创新 一票能否决[N];中国教育报;2005年
2 记者 欧阳春艳;全国百篇优秀博士学位论文评选揭晓[N];长江日报;2005年
3 王握文周珞晶 吴丹;11篇全国优秀博士学位论文的启示[N];科技日报;2008年
4 本报特约通讯员  汤宏;播撒创新的种子[N];解放军报;2006年
5 学位办;研究生院奖励优秀博士学位论文[N];中国社会科学院院报;2008年
6 徐宜军;哈工大博士学位论文实行匿名评议制度[N];新华每日电讯;2005年
7 周玲玲;2007年全国优秀博士学位论文评选结果公布[N];中国教育报;2007年
8 王曼;充分利用院图书馆特色文献信息资源[N];中国社会科学院院报;2005年
9 记者 王坤宁;国图馆藏博士学位论文陆续结集[N];中国新闻出版报;2007年
10 记者  杨晨光;创新体制机制提高研究生教育质量[N];中国教育报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 彭从文;岩体广义多层结构模型研究[D];浙江大学;2010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 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
4 徐宁;Toll样受体7,9在慢性乙型肝炎发病机制中作用的研究[D];浙江大学;2007年
5 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
6 Memon Abdul Ghafoor;[D];浙江大学;2006年
7 崔孙良;端基炔烃参与的若干串联反应与多组分反应研究[D];浙江大学;2008年
8 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
9 刘兴高;内部热耦合精馏塔的建模与优化[D];浙江大学;1999年
10 叶旭东;非线性系统控制研究[D];浙江大学;1994年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 沈建;早龄期混凝土软化关系的数值分析[D];浙江大学;2007年
2 于海霞;钢纤维混凝土基本性能及市政构件应用试验研究[D];内蒙古工业大学;2006年
3 郑思顼;水下爆炸冲击波对船体结构的损伤研究[D];大连理工大学;2008年
4 栾心国;桩—网复合地基的沉降计算与有限元分析[D];大连理工大学;2007年
5 吴建强;巷道围岩应力测试若干问题的有限元分析[D];安徽理工大学;2008年
6 郑洪光;扣件式钢管脚手架稳定极限承载能力的有限元分析[D];烟台大学;2009年
7 张治国;轿车前部车身结构静态强度计算及动态分析[D];吉林大学;2005年
8 高晖;ABAQUS在软基固结过程分析中的应用研究[D];武汉理工大学;2006年
9 吕兆庆;地面超载作用下的基坑稳定性研究[D];中国地震局工程力学研究所;2006年
10 郝玉密;低频高载荷空气弹簧研究[D];南京航空航天大学;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026