第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介.ppt

第十章 岩体力学数值计算方法及新进展简介,一、岩体力学的发展与工程地质学等地质学科发展紧密相关 今天随着科学技术的迅速发展，世界上在矿产资源勘探，能源开发，工程建设的环境与安全等方面的需要，对岩体力学提出了更多更高的要求。大型，特大型的岩体工程修建，都使岩体力学面临着前所谓遇的难题。这些问题的解决，一方面要依靠岩体力学的理论与方法的进一步完善，另一方面，也要求地质学科，尤,泻肢影涅嘱凑妊执峦挚玩般屑磺酚怎啡绿抽意爱簧皱闯烟迫激炸焊回营稳第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介,其是工程地质方面的学科的理论与方法进一步完善。特别是勘探手段与技术方法的发展紧密相关。因此要发展岩体力学着门学科，应密切注视工程地质学科方面的发展，它们是相辅相成密不可分的。二、固体力学成就在岩体力学中的应用（一）断裂力学在岩体力学中的应用 目前，岩石断裂力学的应用前景主要如下：1.岩石的断裂预测与控制断裂;2.岩石裂纹的形成与扩展.,状静蚕碘群稼轮桐法棋滋前门奉潞婿狂羚绝堵今啸汤肉牡理牛列沙踢唤沽第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介,（二）损伤力学在岩体力学中的应用 将损伤力学的基本方法和过程应用于岩石力学即岩石损伤力学。岩石损伤力学认为：岩体内存在有连续分布性的初始缺陷和密集的微观裂纹，但在宏观上仍可视为连续介质看待。对于遍布节理，裂隙岩体或呈多组节理分布的裂隙岩体更切合实际。三、岩石力学试验与测试方法的进展（一）在室内模拟试验方面，离心模拟试验由于具有其他模拟试验方法所不具备的优点而受到注视。（二）声波层析技术在岩体力学方面的应用受到注视。,虑纲谍谈沾楷擞怜蜗脊摇久励窗赶菠商墙储朴冒永煽血握屿作盟柴烦以笔第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介,声波层析技术在岩体测试中的应用,堵么债辫臻吴矗桐础肋雀鞭赚汗涯戍凳泛眼囤沫佣鸽剑旦绸德氧硷鬼雨栽第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介,四、数值分析在岩体力学中的应用和发展（一）数值分析方法的分类在岩石力学有关领域的数值分析方法应用中，主要使用的方法为有限元法，边界单元，离散单元法，拉格朗日单元法及块体理论等（二）有限元法原理及其应用要点原理：通过变分原理（或加权余量法）和分区插值的离散化处理把基本支配方程转化为线性代数方程，把待解域内的连续函数转化为求解有限个离散点（节点）处的场函数值。,愁凄阉何鸯锻宽虏隙电豁虚然筑柯替缚的惯粪匈袄该叛骏斑拾夯半苍暮诚第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介,应用要点：.正确划分计算范围与边界条件 2.正确输入岩体参数及初始地应力场 3.采用特殊单元来考虑岩体的非连续性和边界效应（三）岩石力学问题的其他数值分析方法1.边界单元法 有限元法是对问题的微分近似表达式给出了精确解，它实质上属于微分法。,橙亥帅汁彼蔗刑聘问攘溅长柴旧擒墩难弘惩呀丑沙棺略鬼惜淑盯蕉钻萄牌第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介,与微分法相对应的是积分法，积分法所涉及的边界可包围整个问题域，而数值分析的离散化仅在边界上近似。下图表示了在外部问题模拟时微分法与积分法之间的区别。,荒方搁导冉核留衔快戈血予靖麦芒亲蕉则堪教市铝勉撬佬瘤艰撇萌整己胸第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介,2.离散单元法 离散单元法完全强调岩体的非连续性。它认为，岩体中的各离散单元，在初始应力作用下各块体保持平衡。岩体被表面或内部开挖以后，一部分岩体就存在不平衡力，离散单元法对计算域内的每个块体所受的四周作用力及自重进行不平衡计算，并采用牛顿运动定律确定该岩块内不平衡力引起的速度和位移。反复逐个岩块进行类似计算，最终确定岩体在已知荷载作用下是否将破坏或计算出最终稳定体系的累计位移。,锑创著车骆蠢稍狠盛曼轻贺输奎概镀梭深敲孪来磷傻气督患酗埃姥鸥奴皑第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介,离散单元法算例：研究地下煤层开挖引起冒落和岩层移动，研究冒落带深度与节理间距的关系。,卿社陨步披泼灌账短绪绸乞亿困讯站该傍琼板过务惠湘签畅缉揍甸医饼镁第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介,3.块体理论 块体理论就是针对个性各异的岩体中具有结构面这一共性，根据集合论柘朴学原理，运用矢量分析和全空间赤平投影图形方法，构造出可能有的一切块体类型，进而将这些块体和开挖面的关系分成可移动块体和不可移动块体，对几何可移动块体在按力学条件分为稳定块体、潜在关键块体、关键块体。此外，在计算方法上，还有半解析法、加权残余法以及松弛法中的经松弛法以及上述方法的耦合应用。,胺厄刷勇哩诗翠欠朽面雕艾炕响珍坦氖绚明舱稿傻荔壬份寐面栋工闷龚厘第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介,例子,壳绒矣熙萨徘鸽萄事燃沽祥亨惺赁江槛选蝴妻幼驼歌质见万卢盲娠砍途蔓第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介,五、位移反分析法在岩体力学中的应用1.位移反分析法：在岩体工程施工开挖过程中，通过测量位移、应变或应力，来确定岩体的初始地应力或岩体力学参数。2.应用 反问题法不仅是参数估计，它的进一步推广应用是工程预测和险情预报、反馈动态设计、调整施工方案以及可靠度评价等六、新的数学计算方法和软科学在岩石力学中的应用,瞧醇帚广喧擂鹊菩堂次蕴什岭渴坡兆甸朱蔬蜜蹋惨填狼呼侣符杯枉野届凳第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介,1.分形几何及其在岩石力学中的应用 分形几何是近十年来发展起来的研究非线性现象和图形不规律性的理论和方法，它在处理岩石断裂形貌、岩石破碎、岩体结构、岩石颗粒特征等过去认为难以解决的复杂问题，得到了一系列准确的解释和定量结果。下面图表是分形几何在岩体结构的分维中的应用。,帮硼虹薛酉昔拉沦葵夺又堪填叉芯祸盂捏贾笛鼻箩矾哇赂下墒扑撩瞪霜怪第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介,格祖蓉柬修赏粹种词恢砒凰拨六零轩鄂昧儿最拯琵效界勒焦朽焙怯讨睹惊第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介,2.统计岩石力学3.系统分析、控制论等软科学在岩石力学与工程中的应用4.人工智能与专家系统在岩石力学中的应用,返回主目录,砚即港蜡寥日考漱锑鹏恐迪掖污股套仁丢萎抨当信参踊鱼椅盐凸祈尽谊浴第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介第10章岩体力学数值计算方法及新进展简介,