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非连续变形分析(DDA)中断续节理扩展的模拟方法研究和试验验证

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岩石力学与工程学报 2010年第10期29卷 2027-2033页

作者：夏才初许崇帮同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 交通运输部公路科学研究院北京100088

在非连续变形分析方法中,可用虚节理表示岩石破坏过程中潜在的破坏路径,因此断续节理中节理面开裂、扩展、贯通过程认为是虚节理(岩桥)向实节理转化的过程,这一过程伴随着虚节理(岩桥)力学性质参数的弱化,且弱化程度受到虚节理向实节理... 详细信息

在非连续变形分析方法中,可用虚节理表示岩石破坏过程中潜在的破坏路径,因此断续节理中节理面开裂、扩展、贯通过程认为是虚节理(岩桥)向实节理转化的过程,这一过程伴随着虚节理(岩桥)力学性质参数的弱化,且弱化程度受到虚节理向实节理转化程度的影响。因此,利用表征虚节理向实节理转化程度的虚节理连通率对虚节理力学性质参数的弱化规律进行研究,得出力学性质参数弱化函数;在此基础上对Jennings强度准则和最大抗拉强度准则进行处理,提出应用于非连续变形分析计算的断续节理强度形式;最后,将虚节理力学性质参数弱化规律和处理后的断续节理强度表达式运用于非连续变形分析计算程序中,实现对断续节理扩展过程的模拟算法。并通过剪切试验计算结果与室内试验结果的比较,验证该算法的正确性。

关键词：岩石力学非连续变形分析断续节理强度准则扩展算法

非连续变形分析(DDA)线性方程组的高效求解算法

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岩土力学 2016年第4期37卷 1171-1178页

作者：付晓东盛谦张勇慧冷先伦中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中南勘测设计研究院水能资源利用关键技术湖南省重点实验室湖南长沙410000

非连续变形分析(DDA)方法对大规模工程问题的数值模拟耗时太长,其中线性方程组求解耗时可占总计算时间的70%以上,因此,高效的线性方程组解法是重要研究课题。首先,阐述了适用于DDA方法的基于块的行压缩法和基于试验-误差迭代格式的非0... 详细信息

非连续变形分析(DDA)方法对大规模工程问题的数值模拟耗时太长,其中线性方程组求解耗时可占总计算时间的70%以上,因此,高效的线性方程组解法是重要研究课题。首先,阐述了适用于DDA方法的基于块的行压缩法和基于试验-误差迭代格式的非0位置记录;然后,针对DDA的子矩阵技术,将块雅可比迭代法(BJ)、预处理的块共轭梯度法(PCG,包括Jacobi-PCG、SSOR-PCG)引入DDA方法,重点研究了线性方程组求解过程中的关键运算;最后,通过两个洞室开挖算例,分析了各线性方程组求解算法在DDA中的计算效率。研究表明:与迭代法相比,直解法无法满足大规模工程计算需要;BJ迭代法与块超松弛迭代法(BSOR)的效率差别不大,但明显不如PCG迭代法。因此,建议采用PCG迭代法求解DDA线性方程组,特别是SSOR-PCG值得推广;如果开展并行计算研究,Jacobi-PCG是较好的选择,当刚度矩阵惯性优势明显时,BJ迭代法同样有效。

关键词：岩土工程非连续变形分析子矩阵技术刚度矩阵存储线性方程组求解块雅可比迭代与预处理的块共轭梯度法

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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非连续变形分析的MLS后处理方法

应用数学和力学 2017年第7期38卷 743-754页

作者：孙越冯象初肖俊王颖西安电子科技大学数学与统计学院西安710126 中国科学院大学工程科学学院北京100049

非连续变形分析(discontinuous deformatrion analysis,DDA)通过引入虚拟节理网格将块体离散成子块体系统进行断裂扩展数值模拟.针对这种方法难以获得精确块体应力分布的问题,提出一种基于无网格法移动最小二乘(moving least squares,M... 详细信息

非连续变形分析(discontinuous deformatrion analysis,DDA)通过引入虚拟节理网格将块体离散成子块体系统进行断裂扩展数值模拟.针对这种方法难以获得精确块体应力分布的问题,提出一种基于无网格法移动最小二乘(moving least squares,MLS)插值的应力恢复算法.利用DDA计算得到的节点位移,通过恰当构造MLS形函数及其导数,推导了块体任意点应力的计算公式.数值算例将基于MLS后处理的结果与解析解及平均值法后处理结果进行比较,验证了所提出方法的精确性和有效性.

关键词：无网格法移动最小二乘插值应力恢复非连续变形分析块体粘接模型

非连续变形分析方法在链子崖危岩体变形预测中的应用

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武汉大学学报（信息科学版） 2003年第5期28卷 573-576,584页

作者：伍岳王泽民徐绍铨武汉大学测绘学院武汉市珞喻路129号430079

针对地质灾害中非连续体的变形运动特征与预测防治等问题 ,应用非连续变形分析 (DDA)方法 ,对工程地质灾害的数值模拟与预测进行了系统的研究 ,具体分析了链子崖危岩体的地质构造 ,并用DDA方法进行了危岩体在两个地质剖面的变形模拟和... 详细信息

针对地质灾害中非连续体的变形运动特征与预测防治等问题 ,应用非连续变形分析 (DDA)方法 ,对工程地质灾害的数值模拟与预测进行了系统的研究 ,具体分析了链子崖危岩体的地质构造 ,并用DDA方法进行了危岩体在两个地质剖面的变形模拟和防治模拟 ,得出了一系列的形变位移场、应力场变化图。通过防治模拟分析。

关键词：非连续变形分析链子崖危岩体位移场应力场数值模拟地质灾害

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非连续变形分析与现代地壳运动研究

武汉大学学报（信息科学版） 2001年第2期26卷 122-126页

作者：王泽民武汉大学测绘科学与技术学院武汉市珞喻路129号430079

介绍了非连续变形分析 (DDA)方法的原理、特点及适用范围 ,分析了DDA方法较常用的有限元法的优越性 ,进一步提出把现有平面DDA方程推广到球面DDA方程的基本思路 ,希望为在大范围内研究地壳运动找到突破口。在此基础上 ,结合目前我国地... 详细信息

介绍了非连续变形分析 (DDA)方法的原理、特点及适用范围 ,分析了DDA方法较常用的有限元法的优越性 ,进一步提出把现有平面DDA方程推广到球面DDA方程的基本思路 ,希望为在大范围内研究地壳运动找到突破口。在此基础上 ,结合目前我国地学研究的热点 ,提出了三类最具代表性的实际问题。

关键词：非连续变形分析地壳运动有限元法 DDA 有限单元法

单一煤层钻孔割缝卸压增透的非连续变形分析(DDA)模拟

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煤炭学报 2011年第12期36卷 2068-2073页

作者：高亚楠程红梅李玺茹 Man-chu Ronald Yeung 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 中国矿业大学力学与建筑工程学院江苏徐州221116 California State Polytechnic University Pomona CA91768

为了进一步研究"钻-割-抽"一体化技术的卸压效果,以非连续变形分析为手段,并引入大变形理论对DDA源程序进行了二次开发,建立煤层钻孔割缝的数值模型,对煤层钻孔割缝的卸压效果进行分析,进一步解释了工程中的"瓶塞效应"机理;考察了缝槽... 详细信息

为了进一步研究"钻-割-抽"一体化技术的卸压效果,以非连续变形分析为手段,并引入大变形理论对DDA源程序进行了二次开发,建立煤层钻孔割缝的数值模型,对煤层钻孔割缝的卸压效果进行分析,进一步解释了工程中的"瓶塞效应"机理;考察了缝槽的高度、宽度以及构造应力对卸压效果的影响,指出相对于缝槽高度,缝槽宽度的变化对卸压效果的影响可以忽略;构造应力的增加,使卸压效率降低,应增加割缝的高度。此外,还给出了多个缝槽切割后煤层应力释放情况。

关键词：钻孔割缝卸压非连续变形分析缝槽

基于OpenMP的非连续变形分析并行计算方法

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岩土力学 2014年第8期35卷 2401-2407页

作者：付晓东盛谦张勇慧中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071

非连续变形分析(DDA)方法严格满足平衡要求和能量守恒,具有完全的运动学及数值可靠性,但对大规模岩土工程问题的数值模拟耗时太长,尤其是线性方程组求解,并行计算可以很好地解决该问题。首先基于DDA方法的基本理论,阐述了适用于DDA方法... 详细信息

非连续变形分析(DDA)方法严格满足平衡要求和能量守恒,具有完全的运动学及数值可靠性,但对大规模岩土工程问题的数值模拟耗时太长,尤其是线性方程组求解,并行计算可以很好地解决该问题。首先基于DDA方法的基本理论,阐述了适用于DDA方法中的基于块的行压缩法和基于"试验-误差"迭代格式的非零位置记录;其次,引入块雅可比迭代法并行求解DDA方法的线性方程组,并改进了相应的非零存储方法;最后,基于OpenMP实现了DDA线性方程组求解并行计算,并将其应用于地下洞室群的破坏过程分析,以加速比为并行效率的指标评价,结果表明,该并行计算策略可以极大提高DDA的计算效率,而且适合各种规模的问题。

关键词：岩土工程非连续变形分析并行计算块雅可比迭代法非零存储

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用非连续变形分析方法模拟岩石裂纹扩展

岩石力学与工程学报 2007年第4期26卷 682-691页

作者：焦玉勇张秀丽刘泉声陈卫忠中国科学院武汉岩土力学研究所湖北武汉430071

提出一种用非连续变形分析方法模拟岩石裂纹扩展的方法。将计算区域自动剖分成三角形块体单元,块体边界分为真实的节理边界和虚拟节理边界。裂纹扩展沿虚拟节理进行,按照界面破裂准则进行裂纹扩展分析。该方法可以模拟裂纹萌生、扩展、... 详细信息

提出一种用非连续变形分析方法模拟岩石裂纹扩展的方法。将计算区域自动剖分成三角形块体单元,块体边界分为真实的节理边界和虚拟节理边界。裂纹扩展沿虚拟节理进行,按照界面破裂准则进行裂纹扩展分析。该方法可以模拟裂纹萌生、扩展、贯通和岩体破碎全过程,适用于完整岩石、断续岩体乃至完全不连续岩体等任意情形。由于该方法基于离散颗粒数值模型,其计算过程不会遇到数学上的困难。根据所提算法,编制VC++程序模块,并计算几个算例。模拟结果与已有的物理、数值试验结果吻合得较好,表明所提算法是有效的。

关键词：岩石力学非连续变形分析裂纹扩展虚拟节理验证