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三维非连续变形分析(3D DDA)理论及其在岩石边坡失稳数值仿真中的应用

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岩石力学与工程学报 2003年第6期22卷 937-942页

作者：吴建宏大西有三石根华西山哲京都大学土木工程学院流形工程公司

在3D DDA中,分析的块体是由岩体内部实际存在的不连续面切割而成。在计算过程中,利用块体的几何关系正确地寻找出可能产生接触碰撞的块体,并在块体接触时利用接触弹簧来评估接触面法线方向的接触力;另外,在剪切方向则遵守摩尔-库仑破坏... 详细信息

在3D DDA中,分析的块体是由岩体内部实际存在的不连续面切割而成。在计算过程中,利用块体的几何关系正确地寻找出可能产生接触碰撞的块体,并在块体接触时利用接触弹簧来评估接触面法线方向的接触力;另外,在剪切方向则遵守摩尔-库仑破坏准则,最后以独创的开合迭代方法来保证每一计算步长具有较准确的接触力和解算的收敛性。计算的结果与位于日本天鸟桥西的现场监测影像进行对照后发现,此新计算法可以高精度地预测岩体失稳过程。

关键词：岩石边坡微小裂纹的形成数值计算三维非连续变形数值仿真大位移

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岩石滑坡体的块体动态稳定和非连续变形分析

水利学报 1993年第3期25卷 28-34页

作者：裴觉民石根华清华大学水电系美国伯克利加州大学土木系

本文用块体系统非连续变形分析(DDA)方法,对岩石滑坡体进行动态稳定分析。文中简要介绍了DDA计算的基本步骤及应用这一最新方法对岩石边坡的滑坡问题所作的动态分析。本文介绍的DDA方法,除岩坡工程外,还可广泛用于岩石地下工程和基础工... 详细信息

本文用块体系统非连续变形分析(DDA)方法,对岩石滑坡体进行动态稳定分析。文中简要介绍了DDA计算的基本步骤及应用这一最新方法对岩石边坡的滑坡问题所作的动态分析。本文介绍的DDA方法,除岩坡工程外,还可广泛用于岩石地下工程和基础工程块体系统的非连续大变形及动态稳定分析中,很有推广价值,特予介绍。

关键词：岩石滑坡体动态稳定分析变形

关键块体理论在百色水利枢纽地下厂房岩体稳定性分析中的应用

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岩石力学与工程学报 2004年第15期23卷 2609-2614页

作者：张奇华邬爱清石根华长江科学院非连续变形分析实验室武汉大学土木与建筑学院武汉430072

介绍了关键块体理论的工程应用技术,包括不定位块体分析、定位块体分析、随机块体分析、块体形态分析与显示、块体稳定性分析及支护措施建议等。在不定位块体分析中,根据节理平均长度假定块体的最大边长,分析块体几何形态特征,进行洞室... 详细信息

介绍了关键块体理论的工程应用技术,包括不定位块体分析、定位块体分析、随机块体分析、块体形态分析与显示、块体稳定性分析及支护措施建议等。在不定位块体分析中,根据节理平均长度假定块体的最大边长,分析块体几何形态特征,进行洞室内最大块体形态分析与显示,由此确定在支护中需要针对性考虑的关键块体,再根据块体几何特征与结构面抗剪强度,分析块体稳定性及所需的锚固力;在定位块体分析中,通过调查实际结构面出露情况,分析块体的实际形态,包括凹形块体的形态,并进行稳定性分析与支护设计校核;在随机块体分析中,随机生成结构面网络并进行随机块体搜索。在这套工程分析技术研究中,发展了一些新技术,如假定块体最大边长分析块体形态、凹形块体形态分析与显示、块体稳定性分析与锚固支护建议等。

关键词：百色水利枢纽地下厂房岩体稳定性地下工程关键块体理论定位块体随机块体

DDA方法块体稳定性验证及其在岩质边坡稳定性分析中的应用

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岩石力学与工程学报 2008年第4期27卷 664-672页

作者：邬爱清丁秀丽卢波张奇华石根华长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010 美国DDA公司美国旧金山CA94002

首先,介绍DDA方法中关于块体接触力的计算过程,提出计算沿潜在滑动面稳定性安全系数的计算方法;然后,在此基础上以沿折坡单块体滑动问题为实例,利用DDA方法分别计算仅考虑滑动面摩擦角?和同时考虑摩擦角?和黏聚力c条件下块体的运动稳定... 详细信息

首先,介绍DDA方法中关于块体接触力的计算过程,提出计算沿潜在滑动面稳定性安全系数的计算方法;然后,在此基础上以沿折坡单块体滑动问题为实例,利用DDA方法分别计算仅考虑滑动面摩擦角?和同时考虑摩擦角?和黏聚力c条件下块体的运动稳定性和安全系数大小,并与理论值进行比较与验证;最后,针对乌江银盘水电工程右坝肩边坡开挖后因软弱断层控制引起的稳定性及处理措施选取问题,利用已有的极限平衡分析条块系统,将DDA方法应用于该边坡稳定性分析,对边坡的实际稳定状态及锚固效果进行对比分析与评价。研究结果表明,利用DDA方法在计算滑面上条块系统沿滑面稳定安全系数时,因其条块间接触力是建立在严格的力学平衡方程基础上,允许块体系统非连续变形,并且勿需条块界面强度等比例调用的假定,其结果对反映实际岩质边坡的稳定性应该更具合理性。另外,DDA方法关于边坡锚固模拟计算,充分反映和验证了锚杆在边坡稳定性加固处理中的效果。

关键词：边坡工程 DDA 接触力块体稳定性验证安全系数稳定性分析

非连续变形分析方法模拟千将坪滑坡启动与滑坡全过程

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岩石力学与工程学报 2006年第7期25卷 1297-1303页

作者：邬爱清丁秀丽李会中陈胜宏石根华长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010 长江水利委员会三峡勘测研究院湖北宜昌443003 武汉大学水利水电学院湖北武汉430072

2003年7月13日,位于长江支流青干河左岸的秭归县千将坪村发生巨型基岩滑坡。滑坡体总体积约2.04×107 m3。因千将坪滑坡位于三峡库区,且是在三峡水库首次蓄水至135 m水位后不到2周时间内发生的,其滑坡体地质特征以及成因机制受到社会各... 详细信息

2003年7月13日,位于长江支流青干河左岸的秭归县千将坪村发生巨型基岩滑坡。滑坡体总体积约2.04×107 m3。因千将坪滑坡位于三峡库区,且是在三峡水库首次蓄水至135 m水位后不到2周时间内发生的,其滑坡体地质特征以及成因机制受到社会各界关注。在对千将坪滑坡特征、基本地质条件与力学参数进行调查和研究基础上,利用非连续变形分析方法兼有真实时间模拟和非连续大变形问题分析于一体的优势,研究用非连续变形分析数值模型反映滑坡启动的识别方法,并对该滑坡体的启动条件和滑坡全过程特征进行数值模拟。分析结果表明,千将坪滑坡启动的原因主要是降雨以及库水位上升使得滑坡体控制性滑面力学参数降低所致;滑坡类型为由上部变形错动引起的推移式滑坡;由非连续变形分析方法模拟得到的滑坡最大滑移速度及上部最大滑动错距与实际情况具有可比性,由数值模拟得出的滑坡滑动持续时间约40 s。另外,提出的研究思路与方法可为其他滑坡机制研究所借鉴。

关键词：边坡工程非连续变形分析数值模拟千将坪滑坡滑坡启动滑坡全过程推移式滑坡

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《数值流形法》序

岩石力学与工程学报 2020年第4期39卷 I0003-I0004页

作者：石根华(口授) 王秋生(整理) 中国科学院大学北京工业大学

得知郑宏教授的《数值流形法》即将脱稿,激动之情难以言表。我完全同意郑教授将流形法的特点归结为“升阶”和“切割”。受郑教授的委托,我愿在此将建立流形法的历程做一简单的回忆。其实早在1985年–也就是在我完成不连续变形分析法(D... 详细信息

得知郑宏教授的《数值流形法》即将脱稿,激动之情难以言表。我完全同意郑教授将流形法的特点归结为“升阶”和“切割”。受郑教授的委托,我愿在此将建立流形法的历程做一简单的回忆。其实早在1985年–也就是在我完成不连续变形分析法(DDA)之前,“升阶”在我心中已完全成熟。“升阶”似乎能取得一致收敛,弥补有限元只能按能量收敛的缺憾。我没有急于发表是因为一直没能想到令我满意的解决“不连续”的办法。起初曾想过在DDA块体上引入高阶多项式、或在块体上再划网格——也就是用分片多项式来提高DDA块体的变形精度。

关键词：一致收敛数值流形法不连续变形分析升阶有限元 DDA 流形高阶多项式

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模拟岩石边坡倾倒破坏的数值流形法

岩土工程学报 2007年第6期29卷 800-805页

作者：张国新赵妍石根华彭校初中国水利水电科学研究院结构材料所北京100038

倾倒破坏是岩石边坡破坏形式之一。对这种破坏形式的模拟要求计算方法能够正确模拟变形和应力、破坏面的发展、块体间的接触及块体的运动。数值流形法具备这种能力,可用于正确模拟岩石边坡的倾倒破坏。简单介绍了流形元法的基本原理、... 详细信息

倾倒破坏是岩石边坡破坏形式之一。对这种破坏形式的模拟要求计算方法能够正确模拟变形和应力、破坏面的发展、块体间的接触及块体的运动。数值流形法具备这种能力,可用于正确模拟岩石边坡的倾倒破坏。简单介绍了流形元法的基本原理、接触模拟的方法、接触力、接触应力的计算方法及用于倾倒破坏模拟的方法,并运用几个算例与Goodman和Bray提出的基于极限平衡原理的分析方法(以下简称G-B方法)、离心机模型试验方法进行了比较;给出了流形元结构计算的安全系数,并且用极限平衡原理结合流形元计算的应力得出了结构整体和单个块体的安全系数,同流形元结果进行了对比。结果表明:介绍的数值流形法可以正确计算边坡倾倒安全系数,模拟边坡的倾倒破坏过程。

关键词：二阶流形元法倾倒破坏块体运动接触

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《数值流形法》序

应用数学和力学 2020年第1期41卷 I0001-I0002页

作者：石根华(口授) 王秋生(笔录整理) 中国科学院大学北京工业大学

得知郑宏教授的《数值流形法》即将脱稿,激动之情难以言表.我完全同意郑教授将流形法的特点归结为“升阶”和“切割”.受郑教授的委托,我愿在此将建立流形法的历程做一简单的回忆.其实早在1985年———也就是在我完成不连续变形分析法(D... 详细信息

得知郑宏教授的《数值流形法》即将脱稿,激动之情难以言表.我完全同意郑教授将流形法的特点归结为“升阶”和“切割”.受郑教授的委托,我愿在此将建立流形法的历程做一简单的回忆.其实早在1985年———也就是在我完成不连续变形分析法(DDA)之前,“升阶”在我心中已完全成熟.“升阶”似乎能取得一致收敛,弥补有限元只能按能量收敛的缺憾.我没有急于发表是因为一直没能想到令我满意的解决“不连续”的办法.起初曾想过在DDA块体上引入高阶多项式,或在块体上再划网格,也就是用分片多项式来提高DDA块体的变形精度.但我对这些方案都不甚满意,因为实际计算时多项式的阶数会受到限制,引入网格又会招致有限元既有的毛病——解的精度受控于网格质量.

关键词：一致收敛数值流形法有限元不连续变形分析升阶网格质量 DDA 流形

DDA方法在复杂地质条件下地下厂房围岩变形与破坏特征分析中的应用研究

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岩石力学与工程学报 2006年第1期25卷 1-8页

作者：邬爱清丁秀丽陈胜宏石根华武汉大学水利水电学院湖北武汉430072 长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010

以清江水布垭水电工程地下厂房为例,应用非连续变形分析方法对复杂地质条件下地下厂房围岩的变形与破坏特征开展了研究,重点分析了厂房区域地应力水平、锚固、岩体结构条件及结构面强度参数等对洞室围岩变形的影响。分析结果表明,当水... 详细信息

以清江水布垭水电工程地下厂房为例,应用非连续变形分析方法对复杂地质条件下地下厂房围岩的变形与破坏特征开展了研究,重点分析了厂房区域地应力水平、锚固、岩体结构条件及结构面强度参数等对洞室围岩变形的影响。分析结果表明,当水平初始应力增加时,洞室围岩位移量相应增加,由于洞室边墙分布有多条层间剪切带且围岩具有软硬相间的层状岩体结构特点,使得边墙变形存在错动现象。锚固后洞室边墙围岩的变形明显减小,且围岩应力状态得到显著改善。对于高边墙地下洞室,陡倾角结构面在边墙上的出露对围岩的稳定十分不利,在一定的岩体结构条件下,围岩的破坏可表现为因局部块体的崩落所引起的整个洞室围岩的破坏。在相同岩体结构条件下,降低结构面强度参数,洞室围岩可以从变形稳定状态发展到不稳定状态,围岩的失稳主要表现为因围岩大变形引起的失稳。

关键词：岩石力学地下厂房围岩变形与破坏非连续变形分析方法