國內外大型岩土工程實踐表明,工程岩體中存在的不連續面對地下工程建造與長期安全運營有重要影響。為深入研究裂隙岩體穩定性,採用“離散裂隙岩體模型”對含隨機裂隙的工程岩體進行模擬對指導工程實踐有重要意義。
針對這一問題,在陳衛忠研究員帶領下,武漢岩土所施工過程力學學科組對裂隙岩體建模和數值模擬方法展開了系統研究,重點解决隨機裂隙生成和複雜裂隙網絡的網格剖分兩個關鍵問題。發展了一種隨機多裂隙生成算灋,該模型可考慮每條裂隙的真實隙寬,在數值模擬中對裂隙設定不同的力學參數,可反映不同地質情况下的裂隙特性。為解决模型網格剖分問題,發展了一種適用於複雜裂隙岩體模型的單元自我調整生成方法,能够處理交叉裂隙處的網格單元生成問題。隨後,將離散裂隙模型(DFM)和粘結單元模型(CZM)結合,發展了一種離散裂隙-粘結單元方法(DFM-CZM),通過損傷因數演化反映裂隙面破壞現象,由此能類比多個隨機裂隙面的損傷漸進破壞,使其兼具DFM處理多裂隙和CZM類比損傷漸進的優點。綜合運用本研究所發展的方法,對地下工程的穩定性進行數值模擬研究。
研究工作得到國家重點基礎研究發展計畫(2015CB057906)的資助,相關研究成果發表於國際工程地質與環境協會會刊Bulletin of Engineering Geology and the Environment。
論文題目:Numerical investigation on the stability of deforming fractured rocks using discrete fracture networks: a case study of underground excavation
原文連結:https://doi.org/10.1007/s10064-019-01536-9
圖1裂隙岩體模型網格剖分和數值模擬雲圖
圖2不同側壓係數下完整岩體和裂隙岩體的圍岩變形曲線
圖3裂隙岩體離散隨機裂隙建模和數值模擬流程圖
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