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ddarf中锚杆失效及收敛判据的研究

岩土工程学报 2013年第9期35卷 1606-1611页

作者：李术才陈云娟朱维申李利平张乾青赵同彬山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061 山东科技大学资源与环境工程学院山东青岛266510

ddarf成功实现了模拟岩体裂纹萌生、扩展、贯通、破碎的全过程,但缺乏有效的锚杆失效判据和程序计算收敛判据。针对锚杆体的拉断破坏,采用最大拉应力准则,并在VC++平台下程序实现;针对锚杆体的滑脱失效,采用莫尔–库仑准则对灌浆体强度... 详细信息

ddarf成功实现了模拟岩体裂纹萌生、扩展、贯通、破碎的全过程,但缺乏有效的锚杆失效判据和程序计算收敛判据。针对锚杆体的拉断破坏,采用最大拉应力准则,并在VC++平台下程序实现;针对锚杆体的滑脱失效,采用莫尔–库仑准则对灌浆体强度进行判断,并程序实现;针对程序计算的收敛判据,采用前后两步位移差与当前步位移比值小于某个极小值的方法,并程序实现,同时考虑了松弛因子对收敛的影响。将ddarf中锚杆的失效判据及程序计算收敛判据与室内试验进行对比,并应用到工程算例中。结果表明,ddarf中锚杆的失效判据和程序计算的收敛判据是有效的,能提高计算的效率和精度,为工程中特殊部位的支护提供参考;合理的松弛因子有助于程序计算的收敛,作者建议ddarf中松弛因子取值1.4～1.8较为合理。

关键词：锚杆失效程序编制收敛判据室内试验 ddarf

ddarf网络模拟新方法及其在公路隧道中的应用

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中南大学学报（自然科学版） 2013年第6期44卷 2494-2499页

作者：陈云娟李术才朱维申张磊柳刚山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061

为提高ddarf(discontinuous deformation analysis for rock failure)的前处理效率,研究节理裂隙发育对公路工程的影响,基于Monte-Carlo原理编制网络模拟分析程序,与ddarf方法相融合建立计算模型;对单节理锚固试件进行单轴压缩模拟试验... 详细信息

为提高ddarf(discontinuous deformation analysis for rock failure)的前处理效率,研究节理裂隙发育对公路工程的影响,基于Monte-Carlo原理编制网络模拟分析程序,与ddarf方法相融合建立计算模型;对单节理锚固试件进行单轴压缩模拟试验,研究裂隙扩展过程;对某多节理双洞公路隧道进行稳定性分析,通过监测关键点位移对隧道开挖顺序进行对比优化,并分析ddarf中锚杆的锚固效应。研究结果表明:节理岩体网络模拟程序是可行的,极大地提高了ddarf的前处理效率,数值结果与室内试验结果相吻合;隧道分步开挖比一次性开挖能减少对围岩的扰动;ddarf是一种能很好模拟锚杆锚固作用以及岩体裂隙扩展过程的不连续变形分析方法。

关键词： ddarf 节理裂隙网络模拟压缩试验公路隧道

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基于ddarf的节理岩体破坏和锚固效应

土木工程与管理学报 2016年第4期33卷 35-40页

作者：郑春梅王明斌雍敏蔚立元张磊鲁东大学土木工程学院山东烟台264025 山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061 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

采用ddarf方法模拟双裂隙试件在单轴和双轴压缩条件下的裂纹扩展过程,研究裂隙间距、裂隙角度、裂隙错距和侧向应力对岩块特性的影响,研究表明,试块的峰值强度随着裂隙间距和裂隙错距增加均呈现"W"型变化,随着角度增加呈现"V"型变化,并... 详细信息

采用ddarf方法模拟双裂隙试件在单轴和双轴压缩条件下的裂纹扩展过程,研究裂隙间距、裂隙角度、裂隙错距和侧向应力对岩块特性的影响,研究表明,试块的峰值强度随着裂隙间距和裂隙错距增加均呈现"W"型变化,随着角度增加呈现"V"型变化,并且随侧向压力的增加,峰值强度和起裂应力均比单轴压缩时提高。对单节理锚固试件进行单轴压缩模拟试验,得到了4种不同锚固角度试块的裂隙扩展规律,研究发现,锚固角度并不是越大越好,存在一个最优锚固角度。对某水电站坝址高边坡进行稳定性分析,加锚后坡脚虽然萌生新裂隙,但是加锚后裂隙扩展的规模和范围受到限制,裂隙并没有扩展到坡体内,无法与深部裂缝贯通,也就不能形成滑动面,从而提高边坡的稳定性并减小边坡的变形。数值模拟结果与相似材料模型试验结果吻合,表明ddarf方法能有效地模拟岩体裂隙扩展过程以及锚杆锚固作用。

关键词： ddarf 节理岩体裂纹扩展锚固效应水电站边坡

含有双组平行节理岩块裂纹扩展的ddarf分析

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山西建筑 2014年第12期40卷 85-87页

作者：马海萍攀枝花学院土木与建筑工程学院四川攀枝花617000

为了研究岩块中含有的双组平行节理在岩块受力过程中的开裂、扩展情况,以及扩展过程中对于岩块内应力的影响,使用ddarf模拟了含有双组平行节理的试块的单轴压缩试验,得出了双组平行节理角度为30°时试块最不容易发生破坏,节理角度为60... 详细信息

为了研究岩块中含有的双组平行节理在岩块受力过程中的开裂、扩展情况,以及扩展过程中对于岩块内应力的影响,使用ddarf模拟了含有双组平行节理的试块的单轴压缩试验,得出了双组平行节理角度为30°时试块最不容易发生破坏,节理角度为60°时试块最容易发生破坏的结论。

关键词： ddarf 双组平行节理不同角度试块破裂

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节理岩体剪切试验的非连续变形方法分析

水文地质工程地质 2015年第5期42卷 49-53页

作者：朱维申周浩李邦翔郭帅张敦福李超山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061

参照前人对含断续节理岩体所做剪切模型试验的结果,采用改进的非连续变形分析方法 (Discontinuous Deformation Analysis for Rock Failure,ddarf)对剪切试验进行数值模拟。从破裂现象看,仿真计算和模型试验结果相符良好。随后又对断续... 详细信息

参照前人对含断续节理岩体所做剪切模型试验的结果,采用改进的非连续变形分析方法 (Discontinuous Deformation Analysis for Rock Failure,ddarf)对剪切试验进行数值模拟。从破裂现象看,仿真计算和模型试验结果相符良好。随后又对断续节理做雁形排列变化,研究对比了不同阶梯状排列裂隙的模型破裂现象及相应的模型峰值剪切强度。研究结果表明,裂隙扩展的过程始于预制裂隙两端的张力裂纹,随着张力裂隙的扩大在其附近生成许多细微裂纹,这些裂纹的贯通导致了模型的最终破坏。

关键词：数值模拟剪切试验 ddarf 裂隙扩展峰值剪切强度

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裂隙岩体表征单元体的确定及工程应用

地下空间与工程学报 2016年第1期12卷 25-29页

作者：陈云娟朱维申王知深李邦翔郑春梅山东建筑大学建筑结构鉴定加固与改造山东省重点实验室济南250101 山东大学岩土与结构工程研究中心济南250061 鲁东大学土木工程学院山东烟台264025

以某水电站为工程背景,介绍了两种确定裂隙岩体REV的新方法:数字图像处理法和非连续变形ddarf法。依据水电站岩性差异、风化及卸荷程度,将围岩划分为若干工程地质区段并建立随机裂隙网络模型,研究尺寸效应对岩体力学参数的影响规律,获得... 详细信息

以某水电站为工程背景,介绍了两种确定裂隙岩体REV的新方法:数字图像处理法和非连续变形ddarf法。依据水电站岩性差异、风化及卸荷程度,将围岩划分为若干工程地质区段并建立随机裂隙网络模型,研究尺寸效应对岩体力学参数的影响规律,获得了REV表征尺寸和等效力学参数;得到岩体的非线性强度准则,嵌入FLAC3D对水电站开挖进行模拟,并监测关键点位移。结果表明:水电站围岩的抗压强度与围压成正相关;洞室开挖对厂房上下游中部和拐角处影响较大,应加强对这些部位的支护;关键点的位移数值结果与现场监测值基本吻合,误差小于5%。数字图像处理法和ddarf法为裂隙岩体REV的确定开拓了新思路,对复杂条件下地下洞室围岩的稳定性分析有广泛的应用前景。

关键词：裂隙岩体 ddarf REV 数字图像处理非线性强度准则水电站

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裂隙岩体破坏机制非连续变形方法研究

裂隙岩体破坏机制非连续变形方法研究

作者：雍敏山东大学

学位级别：硕士

当前国内外岩土工程发展迅速,岩体稳定性的研究也具有越来越重要的工程意义。岩体赋存于一定地质环境中,经过漫长的地质构造作用形成,是一种由表现出连续性状的岩石材料和表现出非连续性状的各种地质结构面组成的复杂地质体。其中结构... 详细信息

当前国内外岩土工程发展迅速,岩体稳定性的研究也具有越来越重要的工程意义。岩体赋存于一定地质环境中,经过漫长的地质构造作用形成,是一种由表现出连续性状的岩石材料和表现出非连续性状的各种地质结构面组成的复杂地质体。其中结构面的力学性能对岩体的整体稳定性起着十分重要的作用,因此,研究岩体中原生结构面的起裂、扩展和贯通演化过程及其工程影响成为工程地质及岩石力学领域中的热点和难点之一。研究岩体中裂纹的萌生、扩展、贯通过程及其破裂模式是很重要的基础性研究工作,对于揭示岩体的破坏机理、评价岩土工程的安全可靠性具有十分重要的实际意义。本文基于DDA方法,以裂隙岩体为研究对象,采用数值计算、数据对比分析和试验验证相结合的研究方法,重点研究了裂隙试件的扩展过程及相关应力应变曲线。主要做了以下几方面的工作：(1)DDA基本理论及程序的研究。对DDA计算的输入参数进行研究试算,掌握其代表的物理意义及相关影响。并在前处理方面,运用EXCEL表格实现了ANSYS建模数据导出向DDA建模输入数据格式的转换。同时采用屏幕录像专家对DDA计算过程进行采集记录。(2) ddarf程序的研究。通过理论学习及试算分析,归纳掌握ddarf程序的改进之处。实现单裂隙试件双轴压缩试验的模拟,且与单轴试验结果进行对比,发现双轴压缩条件下,试件的起裂时间得以推迟。同时,对双裂隙试件在不同侧压条件下的压缩试验进行模拟,总结围压效应对试件起裂时间、破坏过程、试件强度的影响规律。(3)利用ddarf程序实现包含一组雁形裂隙试件的单轴压缩数值模拟。系统研究不同裂隙间距、裂隙角度、裂隙错动距离等几何参数对试件破坏过程、峰值强度、起裂应力、泊松系数等的影响。(4)运用ddarf中的锚杆单元以及材料线,分别对无裂隙试件、单裂隙试件、垂直裂隙方向加锚试件、垂直荷载方向加锚试件进行单轴压缩试验模拟,并将数值模拟结果与室内试验结果进行对比分析,获得较为一致的规律。(5)利用ddarf程序实现某水电站地下主厂房洞室开挖后无锚工况和加锚工况的数值模拟,对洞周围岩的裂隙扩展及关键点位移进行监测分析,研究了复杂地质情况下的裂纹扩展情况及岩体破坏过程。考虑了锚杆的锚固效应,效果较好。

关键词： ddarf 裂隙试件围压效应锚固效应应力应变关系

采动影响下软弱破碎巷道变形规律及锚杆支护参数优化研究

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采动影响下软弱破碎巷道变形规律及锚杆支护参数优化研究

作者：董启龙贵州大学

学位级别：硕士

针对软弱破碎巷道围岩稳定性控制所遇到的困难,在现有的研究基础之上,结合地质资料,综合应用理论分析、数值模拟以及现场监测的手段,对巷道围岩的变形破坏的主要因素进行了较为详尽的分析,结合监测日志及数值模拟,归纳出软弱破碎巷道变... 详细信息

针对软弱破碎巷道围岩稳定性控制所遇到的困难,在现有的研究基础之上,结合地质资料,综合应用理论分析、数值模拟以及现场监测的手段,对巷道围岩的变形破坏的主要因素进行了较为详尽的分析,结合监测日志及数值模拟,归纳出软弱破碎巷道变形的一般规律。并针对现有的锚杆支护参数进行优化,通过现场监测,验证优化后的支护效果,最终确定了适合于该软弱破碎巷道优化的锚杆支护参数。主要研究工作如下:(1)通过分析造成软弱破碎巷道围岩变形破坏的地质和技术因素,探究了各因素对破碎围岩变形的影响,总结出采动影响下软弱破碎巷道围岩变形破碎的特征,得出了围岩岩性、应力类型及断面性质是影响软弱破碎巷道变形破坏的主要因素。(2)通过Coulomb-Mohr屈服准则研究了软弱破碎围岩形成的挤压性变形破坏特点,并对现场的监测数据进行统计分析,结合数值模拟,归纳出软弱破碎巷道变形的一般规律。(3)通过数值模拟的手段模拟了不同影响因素改变时巷道围岩变形的特点,得出了联合支护效果最好,巷道需要距离煤层至少10米以上,注浆可以减小巷道变形的基本规律。(4)通过数值模拟对比不同锚杆支护参数改变时围岩变形大小,确定了合适的支护参数;并对锚杆支护效果进行了对比;最后使用现场监测的方式对锚杆支护效果进行了校验。

关键词：采动影响软弱破碎变形规律 ddarf 锚杆优化

节理岩体破坏与锚固效应的非连续变形方法分析

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节理岩体破坏与锚固效应的非连续变形方法分析

作者：郭帅山东大学

学位级别：硕士

易于接近的岩体是实际工程中接触到的岩体,它有一个最重要的特性：它被节理和断层所切割。由于地壳形成过程中赋存着应力,之后又历经多次地质构造运动,应力变得更加复杂,所以才产生了这大量的裂隙、节理、断层。这些结构面降低了岩体的... 详细信息

易于接近的岩体是实际工程中接触到的岩体,它有一个最重要的特性：它被节理和断层所切割。由于地壳形成过程中赋存着应力,之后又历经多次地质构造运动,应力变得更加复杂,所以才产生了这大量的裂隙、节理、断层。这些结构面降低了岩体的强度,岩体的质量好坏与结构面的分布、性质和力学特性有着非常紧密的关系。特别是结构面的产状、粗糙度、切割密度、延展性、起伏度、粘结力以及充填物的性质等都是鉴定岩体强度和稳定性的依据。研究工程施工中结构面的起裂、扩展和贯通,探索其中的内在规律,在岩体特性的研究、揭示其破坏机理、确保实际工程的安全性等方面发挥着重大的作用。本文基于ddarf方法,以含有裂隙节理的岩体为研究对象,采用了数值模拟、理论分析和试验验证相结合的研究方法,重点研究了节理岩体在应力作用下的破裂过程、应力变化和关键点的位移情况。主要有以下几方面的工作： 1)在了解ddarf方法的基本原理的前提下,熟悉ddarf软件的结构,充分了解和掌握其前处理和后处理两个模块的特点。从简单的算例开始入手,进行试算,在计算练习过程中总结计算经验和技巧。而后,采用AutoCAD配合进行前处理、屏幕录像专家软件记录计算过程、Excel电子表格批量处理数据绘制表格,大大提高了整体计算效率。并逐渐尝试复杂模型的计算。 2)用ddarf方法模拟了朱维申等之前做过的剪切试验。并在原模型试验的基础上,模拟了模型在不同轴压下的裂隙扩展与贯通,对实验数据进行了拟合,得到了试件的强度参数。并改变了裂隙的排列方式,模拟了不同间距、不同错距的雁行节理的扩展与贯通状况,对比了相应模型的峰值剪切强度。模拟了张磊、温暖冬等做过的模型试验,模拟了锚杆在不同位置时产生的不同锚固效应,对比得出了效果最好的锚固方式。将数值模拟得到的结果与前人试验结果进行对照,得到了良好的一致性。 3)采用ddarf方法对大岗山水电站某剖面边坡进行了开挖模拟。观察其裂隙扩展过程,监测其关键点位移变化。进行超载试验,对具有代表性的监测点进行位移分析,得出其稳定性安全系数。对比了相似工况下含多组随机节理的边坡稳定性系数与含两组有序节理的边坡稳定性系数。另外对假想的完整岩体边坡做相同的超载试验,得出其超载(安全)系数,并与富含节理的边坡作对比,凸显节理对边坡稳定性的削弱作用。

关键词： ddarf 节理岩体裂纹扩展岩体强度应力应变曲线超载试验