節(jié)理巖體穩(wěn)定分析的數(shù)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(duì)象之一，它的力學(xué)性質(zhì)對(duì)巖土工程的安全和穩(wěn)定起著決定性的作用，合理評(píng)價(jià)節(jié)理巖體的強(qiáng)度和變形特征，對(duì)于諸如邊坡穩(wěn)定、地下開(kāi)挖、支護(hù)設(shè)計(jì)和錨固系統(tǒng)的場(chǎng)地選擇、設(shè)計(jì)、施工等巖土工程問(wèn)題具有十分重要的意義。而節(jié)理巖體的顯著特點(diǎn)，是其中包含大量方向各異、物理性質(zhì)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(zhì)，給數(shù)值建模分析帶來(lái)了很大困難。
　　 數(shù)值流形

2、方法以?xún)商拙W(wǎng)格的獨(dú)特設(shè)置為手段，將數(shù)學(xué)分析中的有限覆蓋技術(shù)引入數(shù)值計(jì)算，統(tǒng)一解決了連續(xù)與非連續(xù)變形計(jì)算的力學(xué)問(wèn)題，成為應(yīng)用于巖體工程領(lǐng)域的一種新方法。然而，現(xiàn)有數(shù)值流形方法囿于線(xiàn)彈性分析計(jì)算，且難以有效模擬巖土工程的施工過(guò)程，影響和限制了其推廣應(yīng)用。
　　 基于上述考慮，本論文著眼于對(duì)節(jié)理巖體強(qiáng)度以及節(jié)理巖體工程的數(shù)值流形分析，從數(shù)值流形程序的開(kāi)發(fā)入手，針對(duì)本文特定的研究目的，對(duì)數(shù)值流形方法本身提出了諸多改進(jìn)和完善。在實(shí)現(xiàn)了預(yù)期

3、的功能后，利用本文開(kāi)發(fā)的數(shù)值流形程序，重點(diǎn)對(duì)節(jié)理巖體的不連續(xù)變形特征進(jìn)行了分析研究。
　　 取得的主要研究成果包括以下幾個(gè)方面：
　　 1、基于由規(guī)則矩形構(gòu)成的數(shù)學(xué)網(wǎng)格，改進(jìn)了數(shù)值流形覆蓋系統(tǒng)的自動(dòng)剖分算法；推導(dǎo)建立了二階位移函數(shù)的單元矩陣。
　　 2、提出了在數(shù)值流形方法中對(duì)不同約束條件的模擬方法：推導(dǎo)建立了高階位移函數(shù)條件下求解動(dòng)力問(wèn)題的一系列相關(guān)矩陣；提出了在不連續(xù)面整個(gè)長(zhǎng)度范圍內(nèi)設(shè)置分布接觸彈簧的處理方法