岩体边坡解体运动过程的数值分析方法研究

IMECH-IR > 流固耦合系统力学重点实验室

	岩体边坡解体运动过程的数值分析方法研究
英文题名	Numerical Analysis Methods for Failure and Motion Process of Rock Slope
	王杰
导师	李世海
	2015
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位授予地点	北京
学位类别	博士
学位专业	工程力学
摘要	岩体边坡由解体并发生运动性破坏的灾害巨大，但对其解体机理和运动规律的研究尚有不足。岩体破坏实际是一个损伤演化、裂纹形成与扩展、断裂贯通直至散体运动的过程。如要对岩体边坡由解体到运动破坏的全过程进行模拟，发展连续与离散介质的统一模型则是关键。本文首先建立单元内部破裂模型，模拟岩体中裂缝的形成和扩展，分析边坡解体过程，同时提出新的破裂度评价方式，描述边坡灾害状态；随后建立缩进边接触检测模型，识别任意凸多面体的所有接触类型，用于分析失稳岩体的碰撞运移过程，对于预测滑坡灾害范围非常有效；最后在实例边坡中进行应用，分析其破坏机理和运动规律。主要内容和结论如下： 1、建立单元内部破裂模型，模拟裂缝的形成和扩展过程，解决岩体中节理与岩块共同破裂问题。通过单元切割，裂缝路径可穿过单元内部和边界，扩展方向更为准确。数值算例验证了各种应力状态下的裂缝扩展问题，可以模拟裂纹由萌生、扩展、贯通直至形成宏观裂缝的过程。 2、建立缩进边接触检测模型，提出边-面检测方法，实现三维任意凸多面体的所有接触类型识别。相比其他方法，该模型可快速识别块体系统的初始接触状态，并将6类接触类型转为缩进边和接近面的3类几何关系。借助该模型计算块体运移过程，对于预测滑坡灾害范围有很强的实用性。 3、提出一种新的破裂度评价方式，将其与边坡破坏各阶段建立联系，描述边坡灾害状态。分析弧面滑动、弱层滑动以及弯曲折断、先倾后滑等边坡破坏特征，并分别用破裂度进行描述。对西北某工程节理岩体边坡进行研究，通过主控节理与破坏模式分析，给出边坡的破坏特征以及可能的灾害区域。 4、对武隆滑坡灾害全过程进行模拟，分析岩溶区及采矿对边坡变形影响并给出关键块体形成机制，数值结果与现场堆积特征相同。分析滑坡过程为：滑体前缘受压破碎形成关键块体，并受后缘的不断挤压，运动转向临空面；关键块在前缘崩落释放了滑动空间，滑坡出现连锁式的运动破坏。关键词：岩体边坡；破裂演化；运动性破坏；连续-非连续；接触检测
索取号	31247
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/55123
专题	流固耦合系统力学重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	王杰. 岩体边坡解体运动过程的数值分析方法研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2015.

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