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《山东大学》 2009年
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DDA方法及其在裂隙岩体工程中的应用研究

柳刚  
【摘要】: DDA是一种继离散元法之后用于分析节理岩体的非连续变形分析方法。该方法可以用来计算块体系统动力学和静力学问题,实际上,只要将块体单元划分足够小,块体之间的节理粘结强度足够大,DDA也可以模拟连续体的受力问题。论文首先对与DDA平行的各种岩土力学数值方法进行了系统的介绍,并指出了各自特点。然后对DDA的基本理论进行了初步研究和探讨,在熟悉DDA原理和算法基础上,将石根华博士赠送的DDA程序中的平面应力模型改为常用的平面应变模型,并对DDA前后处理做了部分改进。研究了形成块体单元的结构面的聚类分组方法,提出了将图像处理技术应用于DDA建模的思想并进行了实际应用。并对DDA方法初步研究了唐家山滑坡启动和隧道顶板塌方,模拟效果较好。本文具体研究工作内容如下: (1)较深入学习并研究了DDA的接触算法等核心知识,将原有的线弹性平面应力模型修改为平面应变模型。初步编写了用于将ANSYS单元网格转化为DDA所需的单元建模数据的程序,为DDA建模增加了新的手段。 (2) DDA中的块体单元是模拟实际结构面切割而成的,在获取结构面第一手资料后,需要研究建立结构面的分布概率模型,形成结构面网络。这需要用到结构面分组技术。本文将聚类分析方法用于结构面分组,通过MATLAB编程实现了结构面产状的动态分类,效果较好。 (3) DDA一般用于分析材料非连续变形,如何用DDA方法考虑岩土体非均质性的细观空间分布,本文对此进行了初步的研究工作。本文首次提出了将数字图像技术用于DDA建模的方法,借助数字图像技术获取岩体材料非均质性的细观几何分布信息,运用图像矢量化(给出了图形矢量化算法)将其转化为通用的DXF格式数据文件,实现了考虑岩石非均质性的细观空间分布的DDA建模。 (4)文章将DDA用于滑坡的数值模拟的研究,验证了滑坡启动判据的可靠性,并指出了影响滑坡启动(稳定性)的相关因素。同时,将DDA方法用于隧道顶板塌方的分析,效果较好。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TU45

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【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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4 刘颖利;规则锯齿状结构面受力变形过程模拟[D];辽宁工程技术大学;2009年
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6 李元霞;板理化岩体结构面抗剪强度及结构面力学效应研究[D];中国地质大学(北京);2010年
7 唐明月;结构面对巷道开挖围岩损伤的影响效应研究[D];南京理工大学;2014年
8 李志堂;岩质边坡岩体结构动力响应数值模拟研究[D];中南大学;2012年
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