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相似文献
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1.
《岩土力学》2016,(1):279-286
目前对Cosserat扩展模型的有限元分析均是运用Mohr-Coulomb强度准则,但由于Mohr-Coulomb强度准则的六边形屈服面是不光滑且有尖角,这些尖角可能会导致其应用于Cosserat弹塑性分析时的计算困难,Drucker-Prager强度准则正可被看成Mohr-Coulomb强度准则为避免这些困难而做的光滑近似,因此很有必要对基于Drucker-Prager强度准则的Cosserat理论进行研究。利用MATLAB分别编写了基于Mohr-Coulomb和Drucker-Prager强度准则的Cosserat扩展模型的有限元程序,并对在互层岩体中开挖的洞室进行了变形分析。结果表明,两种强度准则均可用于Cosserat扩展等效模型,但基于Drucker-Prager强度准则的有限元程序收敛速度更快,稳定性更好,能得到更为理想的结果。  相似文献   

2.
层状盐岩体的三维Cosserat介质扩展本构模   总被引:20,自引:3,他引:17  
李银平  杨春和 《岩土力学》2006,27(4):509-513
考虑到深部地下岩土工程一般是较复杂的三维问题,在层状盐岩体二维Cosserat介质扩展本构模型基础上,针对不同岩层交替而成的互层盐岩体,建立了宏观平均意义下考虑细观弯曲效应的三维Cosserat介质扩展本构模型,并给出了模型的初步试验验证。该模型既能分析硬(软)夹层对层状盐岩体刚度的强化(弱化)作用,又能考虑由于夹层的存在而导致的层状盐岩构造体宏观意义下力学特性的各向异性,为层状盐岩体及其他层状介质变形和破损分析提供了一种新的思路和方法。该模型可直接推广到非线性问题。结合数值分析软件可进行层状介质体内复杂洞室稳定性分析。  相似文献   

3.
层状岩体巷道弯曲变形的有限元模拟   总被引:3,自引:3,他引:0  
王启耀  蒋臻蔚  杨林德 《岩土力学》2006,27(7):1101-1104
在缓倾斜或水平层状岩体中开挖巷道时巷道顶底板弯曲变形和破坏的问题十分突出,巷道往往因这些部位发生过大变形而率先破坏,导致结构的整体失稳。根据层状岩体的特点,分析了其弯曲变形破坏的机理和条件,利用考虑偶应力的Cosserat介质理论,基于Matlab平台编制了相应的计算程序,对水平层状岩体巷道的变形特征及影响因素进行了模拟研究,结果表明Cosserat理论对层状岩体巷道的开挖模拟是适用的,而且简便。  相似文献   

4.
层状盐岩体三维Cosserat介质扩展本构模型的程序实现   总被引:3,自引:1,他引:2  
尹雪英  杨春和  李银平 《岩土力学》2007,28(7):1415-1420
对层状盐岩体内的油(气)储存硐室进行稳定性计算时,如何选用恰当的本构模型来反映层状盐岩体的特点是至关重要的。针对我国大多数盐矿为多层盐岩的地质构造特征,基于宏观平均意义下的考虑细观弯曲效应的三维Cosserat介质扩展本构模型,结合FLAC3D软件的主要计算思路,使用VC++平台开发了该模型的FLAC3D接口程序,并编译成动态链接库DLL文件。经算例验证,该程序的计算结果可靠,不仅可以考虑不同力学特性的岩层先后破坏引起复合体单元的渐进损伤破坏,而且引入了夹层体积含量等统计参数后可大大节省单元网格数量,为大型层状岩体内的地下硐室稳定性数值模拟计算奠定了基础。  相似文献   

5.
刘俊  黄铭  葛修润 《岩土力学》2004,25(Z2):27-31
由于考虑了内在尺度的影响,Cosserat介质理论较传统连续介质力学更精确和一般化,在考虑具有微结构介质的力学行为时拥有优势.节理岩体的力学性质明显受结构面影响控制,传统连续介质理论对于认识结构应力、应变的真实状况是有限度的.Cosserat理论应用于岩土介质模拟时,根据具体情况有三种方式一种是将岩土介质视为粒状材料,第二种则是将节理岩体看作是层状材料,此种模型应用最为常见;另一种则是将高度节理化岩体看作是块体结构.与试验或其它数值计算的对比表明,采用层状和块状模型对节理岩体进行数值模拟得到的分析成果是合理可信的.空间模型的应用也作了讨论.  相似文献   

6.
尹雪英  杨春和  李银平 《岩土力学》2006,27(Z1):344-348
针对盐矿常为不同岩层交替而成的互层盐岩体的基本特点,利用宏观平均意义下考虑细观弯曲效应的三维Cosserat介质扩展本构模型的FLAC3D接口程序,对湖北云应地区的ZK1075,ZK1083,ZK1099溶腔进行了计算,不仅考虑了刚度异于盐岩的泥岩对复合体弹性特征的影响,并且考虑了由于各层内部位移协调引起泥岩夹层先行破损,进而引起复合体变形和破坏。计算结果表明,云应地区的层状盐岩体中的刚度、强度较大的泥岩夹层对层状盐岩复合体具有强化作用,对盐岩溶腔造腔后的稳定性有利。  相似文献   

7.
马刚  常晓林  周伟  周创兵 《岩土力学》2012,33(5):1505-1512
重力坝深层滑动主要表现为沿缓倾角的软弱结构面形成滑移通道,滑移通道内应变积聚且应变梯度急剧不连续,是典型的应变局部化现象,采用经典连续介质理论进行数值模拟时存在病态的有限元网格依赖性。引入Cosserat连续体理论作为正则化机制,提出了基于Cosserat理论的Mohr-Coulomb弹塑性模型,考虑非关联的流动法则,在经典塑性理论框架下采用向后Euler隐式积分算法进行应力更新。采用ABAQUS的自定义单元接口(UEL)进行二次开发,进行了平面应变条件下单轴受压的数值验证。数值模拟结果表明,该模型能保证应变局部化问题的正定性。基于Cosserat理论的重力坝深层抗滑稳定分析结果表明,采用超载法进行重力坝渐进破坏过程模拟时,基于经典连续体理论的模拟结果有较大的网格依赖性,而且结果偏于安全,而采用Cosserat连续体理论的结果对网格密度不敏感。  相似文献   

8.
张玉军 《岩土力学》2007,28(12):2489-2494
笔者描述了所建立的饱和-非饱和介质中热-水-应力耦合现象的控制方程。针对国际合作项目DECOVALEX II 中Task-2的核废物地质处置轴对称模型试验及计算参数,使用所研制的有限元程序进行了热-水-应力耦合过程模拟。对缓冲层及岩体中若干部位的温度、含水量及接触应力的分布、变化进行了分析, 并将其与量测值和使用THAMES程序的计算结果作了比较,看到了三者的异、同之处,并指出了可能的影响原因。通过与量测值和THAMES程序的计算结果的对比,显示了笔者所研制的有限元程序在热-水-应力耦合数值分析中是可靠和实用的。  相似文献   

9.
吉小明 《岩土力学》2006,27(Z1):305-310
基于混合物理论孔隙-裂隙岩体的双重孔隙介质水力耦合计算的微分方程,利用伽辽金有限元法提出了相应的有限元公式,并基于岩体分类指标(RQD,RMR)提出了与岩体应变状态相关的渗透系数计算公式。编制了裂隙岩体双重介质流固耦合的2-D有限元程序,给出的验证算例表明,该程序是合理和实用的。同时将该程序用于隧道开挖的模拟计算,探讨渗流效应对开挖隧道围岩变形与渗流场的影响。计算结果表明,在隧道设计中不考虑渗流的影响是偏于不安全的。  相似文献   

10.
随机分布裂隙煤岩体模型及其应用   总被引:6,自引:1,他引:5  
煤层中随机裂隙展布模拟技术是瓦斯抽放数值模拟中的关键技术。利用Monte-Carlo模拟技术模拟实际煤岩裂隙的随机性,建立了随机分布裂隙煤岩体模型,并在Matlab平台下开发了二维随机裂隙煤岩体生成程序RFSS 2D。在煤岩实测数据和统计分析的基础上,利用编制的程序不仅能生成与实际煤岩具有相同统计分布裂隙网络的虚拟煤岩体,而且能实现有限元网格自动剖分。以辽宁某瓦斯抽放试井作为数值算例,依据实测和统计数据建立了随机裂隙分布的煤岩体模型,模拟了瓦斯压和应力的演化规律,结果表明,与瓦斯抽放井连通的裂隙对瓦斯运移影响很大,与瓦斯抽放井不连通的裂隙对瓦斯运移也有影响,但影响有限。  相似文献   

11.
Layered rock masses can be modelled either as standard, orthotropic continua if the layer bending can be neglected or as Cosserat continua if the influence of layer bending is essential. This paper presents a finite element smeared joint model based on the Cosserat theory. The layers are assumed to be elastic with equal thickness and equal mechanical properties. All the cosserat parameters are expressed through the elastic properties of layers, layer thickness and joint stiffness. Plastic-slip as well as tensile-opening of layer interface (joint) are accounted for in a manner similar to the conventional non-associative plasticity theory. As an application, the behaviour of an excavation in a layered rock mass is examined. The displacement and stress fields given by smeared joint models based on the Cosserat continuum and the conventional anisotropic continuum approaches are compared with those obtained from the discrete joint model. The conventional anisotropic continuum model is found to break-down completely when the effective shear modulus in the direction parallel to layering is low in comparison to the shear modulus of the intact layer, whereas the Cosserat model is found to be capable of accurately reproducing complex load–deflection patterns irrespective of the differences in shear moduli. © 1998 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

12.
An Orthotropic Cosserat Elasto-Plastic Model for Layered Rocks   总被引:3,自引:1,他引:3  
Summary Modelling the behaviour of rock masses consisting of a large number of layers is often necessary in mining applications (e.g. coal mining). Such a modelling can be carried out in a discontinuum manner by explicit introduction of joints. When the number of rock layers is large, it is advantageous to devise a continuum-based model in which case the joints are considered to be virtually smeared across the mass. In this study, a fully elasto-plastic equivalent continuum model suitable for describing the behaviour of such layered rock masses is considered. The model is based on the Cosserat continuum theory and incorporates the moment stresses in its formulation. In contrast to the earlier Cosserat models, the possibility of rock layer plasticity is considered. The accuracy of the developed Cosserat model is verified against analytical and experimental results. Received October 15, 2000; accepted July 30, 2001 Published online August 2, 2002  相似文献   

13.
The occurrence of foliated rock masses is common in mining environment. Methods employing continuum approximation in describing the deformation of such rock masses possess a clear advantage over methods where each rock layer and each inter‐layer interface (joint) is explicitly modelled. In devising such a continuum model it is imperative that moment (couple) stresses and internal rotations associated with the bending of the rock layers be properly incorporated in the model formulation. Such an approach will lead to a Cosserat‐type theory. In the present model, the behaviour of the intact rock layer is assumed to be linearly elastic and the joints are assumed to be elastic–perfectly plastic. Condition of slip at the interfaces are determined by a Mohr–Coulomb criterion with tension cut off at zero normal stress. The theory is valid for large deformations. The model is incorporated into the finite element program AFENA and validated against an analytical solution of elementary buckling problems of a layered medium under gravity loading. A design chart suitable for assessing the stability of slopes in foliated rock masses against flexural buckling failure has been developed. The design chart is easy to use and provides a quick estimate of critical loading factors for slopes in foliated rock masses. It is shown that the model based on Euler's buckling theory as proposed by Cavers (Rock Mechanics and Rock Engineering 1981; 14 :87–104) substantially overestimates the critical heights for a vertical slope and underestimates the same for sub‐vertical slopes. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

14.
Masonry is a two-phase composite material formed by regularly distributed bricks and mortar. The homogenization procedure followed here extends the 2D approach of Sulem and Mühlhaus (Mech Cohesive Frict Mater 2:31–46, 1997) and leads to an anisotropic 3D Cosserat continuum. The enriched kinematics of the Cosserat continuum allows us to model microelement systems undergoing in-plane and out-of-plane rotations. The domain of validity of the derived Cosserat continuum is discussed by comparing the dispersion function of the discrete system of blocks with the continuous one and is found to be in good agreement.  相似文献   

15.
基于ABAQUS-ANFIS-MCS的岩质边坡可靠性分析   总被引:1,自引:1,他引:0  
曾晟  孙冰  杨仕教  戴剑勇 《岩土力学》2007,28(12):2661-2665
针对岩质边坡工程稳定性分析中参数的不确定性,基于ABAQUA建立了平面破坏型边坡有限元分析模型。并用该模型进行了边坡稳定状态的数值模拟,以获得进行ANFIS分析的数据。同时基于自适应神经模糊推理系统建立了岩体力学参数与边坡抗滑力和下滑力的映射模型,分析得到抗滑力和下滑力的统计特征。根据蒙特卡罗模拟方法用MATLAB语言编写了求解边坡的破坏概率和可靠度的计算程序,对湖南雪峰水泥原料矿山的露天矿边坡进行可靠度分析。研究结果表明,该方法具有避免编写冗长的有限元计算程序、节省机时、计算精度高的优点。  相似文献   

16.
正交各向异性岩体裂纹扩展的扩展有限元方法研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
师访  高峰  杨玉贵 《岩土力学》2014,35(4):1203-1210
石油开采和非常规天然气开采等领域经常遇到页岩、砂岩等沉积岩,这类岩石材料往往具有正交各向异性特征。采用扩展有限元方法研究了正交各向异性岩体裂纹扩展问题,并基于Matlab平台编写了数值计算程序Betaxfem2D。将由复变函数法得到的裂纹尖端渐进位移场作为裂尖位移增强函数,用相互作用积分法计算混合模式应力强度因子,采用修改后的最大周向拉应力扩展准则确定裂纹扩展方向。与传统有限元方法的对比表明,扩展有限元方法达到相同计算精度需要的自由度少,节省计算机时。分别采用扩展有限元程序和传统有限元程序模拟了岩石试件4点弯曲试验,二者所得结果一致。数值试验表明:随着正交材料坐标系与空间坐标系夹角α的增大,裂纹扩展方向角? 按照周期为? 的近似正弦函数的规律变化;保持剪切模量和泊松比不变时,正弦函数的值域随着弹性模量比值E1 /E2的减小而缩小,但相位基本保持不变;研究沉积岩断裂力学问题时,岩石的正交各向异性特征不可忽略。  相似文献   

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