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《武汉大学》 2018年
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地下工程围岩稳定性分析FDEM方法中模型力学参数尺寸效应研究

孔晓璇  
【摘要】:随着我国南水北调工程和“一带一路”项目的推进,大量公路、铁路和输水隧道工程亟待设计和建设。地下工程的设计、施工、稳定性评价及其支护措施都依赖于对围岩强度、变形、岩体损伤与破裂规律等特征的研究。岩体内部含有从微观、细观到宏观的各种尺度的缺陷,岩石力学参数表现出明显的尺寸效应,而在地下工程的稳定性分析时这一重要的岩石力学性质往往被忽略,这将直接影响工程的稳定性和安全性。因此,探索考虑岩石力学参数尺寸效应的围岩稳定性分析数值方法具有重要的现实意义。本文基于岩石力学、连续介质力学和非连续介质力学等学科的理论和方法,通过不同尺寸的岩石单轴压缩试验、巴西劈裂试验和直剪试验揭示了岩石力学参数的尺寸效应规律,提出考虑岩石力学参数尺寸效应的FDEM改进算法,主要研究内容和研究成果如下:1.考虑网格尺寸的FDEM细观参数确定方法的研究基于FDEM算法中细观参数和网格尺寸的敏感性分析确定其取值范围,通过相关系数筛选出与宏观参数相关度高的细观参数组。对参数组内参数等距取值建立一系列单轴试验模型并计算对应的宏观力学参数,建立FDEM算法的宏-细观参数数据库。采用数据信息挖掘法找出岩石力学参数、单元尺寸和细观参数之间的关系式,提出了根据岩石力学参数和网格尺寸确定细观参数的方法。该方法用于不同种类岩石细观参数标定均取得了较好的效果。2.岩石力学参数尺寸效应的试验研究和理论分析(1)对砂岩进行不同尺寸的单轴压缩试验、巴西劈裂试验和直剪试验,试验结果表明岩石单轴抗压强度、抗拉强度、粘聚力和变形模量随着试件尺寸的增加而减小,内摩擦角没有明显的尺寸效应;(2)对上述试验结果进行拟合后发现单轴抗压强度和粘聚力的尺寸效应表达式基本一致,与抗拉强度表达式系数相差较大,结果表明岩石力学参数尺寸效应规律与试件的破坏类型相关;通过对文献中的试验数据归纳总结后得出结论岩石力学参数尺寸效应规律与岩石种类相关。3.FDEM模型中力学参数尺寸效应的研究(1)基于多尺度均匀化理论,提出了广义代表体积单元(GRVE)的概念,建立基于FDEM算法的岩体宏-细观等效力学性能的多尺度模型。GRVE的力学性质是微观颗粒尺度和宏观工程尺度的中间传递量,是单元内岩石微观结构性质和相互作用均匀化的等效力学性质,反应相关尺寸的岩石力学参数;(2)岩体多尺度力学方法中的岩体计算尺度采用FDEM算法时,算法中的有限单元可视为广义代表体积单元,根据单元尺寸、岩石力学参数的尺寸效应规律和FDEM宏-细观参数关系式确定FDEM细观参数,建立考虑岩石力学参数尺寸效应的FDEM模型。分别采用改进算法和原算法对五种网格尺寸划分的模型进行模拟,模拟的结果表明采用考虑力学参数尺寸效应的FDEM算法可在一定程度上消除网格尺寸对计算结果的影响。4.考虑力学参数尺寸效应的FDEM方法在实际工程中的应用采用考虑力学参数尺寸效应的FDEM方法分析新疆某在建输水隧洞的围岩变形和稳定性。对比开挖后裂纹的分布形态和围岩变形分析了初始应力对围岩稳定性的影响,同时,将监测点处围岩变形量的模拟结果与实际工程监测数据进行对比,验证了考虑力学参数尺寸效应的FDEM算法的工程适用性。
【学位授予单位】:武汉大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TU45

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 严成增;郑宏;孙冠华;葛修润;;基于OpenMP的二维有限元-离散元并行分析方法[J];岩土力学;2014年09期
2 严成增;孙冠华;郑宏;葛修润;;基于局部单元劈裂的FEM/DEM自适应分析方法[J];岩土力学;2014年07期
3 张伯虎;邓建辉;高明忠;周志辉;吴基昌;吴思浩;;基于微震监测的水电站地下厂房安全性评价研究[J];岩石力学与工程学报;2012年05期
4 李晓静;朱维申;李术才;杨为民;;考虑开挖卸荷劈裂效应的脆性裂隙围岩位移预测新方法[J];岩石力学与工程学报;2011年07期
5 张建海;胡著秀;杨永涛;魏进兵;邓建辉;;地下厂房围岩松动圈声波拟合及监测反馈分析[J];岩石力学与工程学报;2011年06期
6 刘会波;肖明;陈俊涛;;岩体地下工程局部围岩失稳的能量耗散突变判据[J];武汉大学学报(工学版);2011年02期
7 武力;屈福政;李守巨;;土压平衡盾构改性砂土离散元模型参数反演方法研究[J];大连理工大学学报;2010年06期
8 张占荣;盛谦;杨艳霜;朱泽奇;张玉敏;王照伟;;基于现场试验的岩体变形模量尺寸效应研究[J];岩土力学;2010年09期
9 陈国庆;冯夏庭;江权;李邵军;向天兵;;考虑岩体劣化的大型地下厂房围岩变形动态监测预警方法研究[J];岩土力学;2010年09期
10 陈炳瑞;冯夏庭;肖亚勋;明华军;张春生;侯靖;褚卫江;;深埋隧洞TBM施工过程围岩损伤演化声发射试验[J];岩石力学与工程学报;2010年08期
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1 马昊;深部高应力软弱围岩破裂碎胀大变形及注浆加固机理的FDEM模拟研究[D];武汉大学;2017年
2 涂福彬;岩土体灾变过程多尺度数值分析方法研究[D];浙江大学;2014年
3 郭炜炜;基于张量表示的多维信息处理方法研究[D];国防科学技术大学;2014年
4 张婷婷;地下水封洞库岩体力学参数REV的各向异性研究[D];中国地质大学;2013年
5 江权;高地应力下硬岩弹脆塑性劣化本构模型与大型地下洞室群围岩稳定性分析[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2007年
6 张传庆;基于破坏接近度的岩石工程安全性评价方法的研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2006年
7 胡国良;盾构模拟试验平台电液控制系统关键技术研究[D];浙江大学;2006年
8 向文飞;裂隙岩体表征单元体及力学特性尺寸效应研究[D];武汉大学;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王晓明;郑银河;;裂隙岩体表征单元体及尺寸效应研究进展[J];岩土力学;2015年12期
2 刘刚;张艳军;申志亮;王一斐;于涵;刘宏伟;;花岗岩损伤破坏的声发射评价[J];黑龙江科技大学学报;2015年06期
3 周洪福;聂德新;王春山;;水电工程坝基玄武岩体波速与变形模量关系[J];地球科学(中国地质大学学报);2015年11期
4 高永涛;吴庆良;吴顺川;杨凯;豆丽萍;姚鹏飞;;基于因素分布模型的微震定位精度敏感性分析[J];中南大学学报(自然科学版);2015年09期
5 姜鹏;戴峰;徐奴文;樊义林;李彪;郭亮;徐剑;;基于ST时频分析的地下厂房微震信号识别研究[J];岩石力学与工程学报;2015年S2期
6 严成增;孙冠华;郑宏;葛修润;;爆炸气体驱动下岩体破裂的有限元-离散元模拟[J];岩土力学;2015年08期
7 严成增;郑宏;孙冠华;葛修润;;粗粒料多边形表征及二维FEM/DEM分析[J];岩土力学;2015年S2期
8 冯树荣;蒋中明;钟辉亚;赵海斌;曾祥喜;;向家坝水电站左岸坝基挤压破碎带变形特性试验研究[J];岩土力学;2015年S2期
9 叶发文;殷荣岗;张建海;张建民;彭勇;许唯临;;某水电站闸门开启方式对A处近场振动影响[J];水力发电;2015年06期
10 浦海;聂韬译;;考虑闭合效应下基于曲线扩展路径的劈裂模型研究[J];采矿与安全工程学报;2015年03期
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1 杜明瑞;碳纳米管增强水泥基注浆材料力学特性及其微观作用机理[D];中国矿业大学;2018年
2 王浩林;基于张量分解和语义网的医学信息检索和推荐系统[D];中国科学院大学(中国科学院重庆绿色智能技术研究院);2018年
3 孔晓璇;地下工程围岩稳定性分析FDEM方法中模型力学参数尺寸效应研究[D];武汉大学;2018年
4 王延宁;深部巷道围岩应变软化机理与稳定性控制研究[D];中国矿业大学;2018年
5 李浩;围压作用下岩石塑性与流固耦合特性研究及其应用[D];中国矿业大学;2018年
6 张立勇;基于信息粒的模糊聚类方法研究[D];大连理工大学;2018年
7 王忠美;基于稀疏与低秩模型的光学遥感图像盲复原方法研究[D];电子科技大学;2017年
8 郝儒儒;基于矩阵分解的低秩张量恢复算法及其应用[D];大连理工大学;2017年
9 齐娜;多维稀疏表示模型及其应用研究[D];北京工业大学;2017年
10 刘俊;高应力高水压下砂岩加卸荷力学特性及其对深埋隧道稳定性影响研究[D];重庆大学;2017年
【二级参考文献】
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1 张永彬;唐春安;贾敬辉;梁正召;;OpenMP在岩石动力并行计算中的应用[J];武汉理工大学学报;2013年02期
2 徐栋栋;孙冠华;郑宏;;接触处理Munjiza方法在数值流形法中的应用[J];岩土力学;2013年02期
3 段振华;白明泽;豆育升;;基于OpenMP的Multi-Critical分子动力学并行算法优化[J];计算机应用研究;2012年07期
4 刘青昆;滕人达;刘凤;宫利东;张建强;;多核并行技术在分子动力学模拟中的应用[J];计算机工程与设计;2011年10期
5 董陇军;李夕兵;唐礼忠;宫凤强;;无需预先测速的微震震源定位的数学形式及震源参数确定[J];岩石力学与工程学报;2011年10期
6 唐礼忠;汪令辉;张君;李夕兵;;大规模开采矿山地震视应力和变形与区域性危险地震预测[J];岩石力学与工程学报;2011年06期
7 徐奴文;唐春安;周钟;李宏;沙椿;马天辉;;岩石边坡潜在失稳区域微震识别方法[J];岩石力学与工程学报;2011年05期
8 陈炳瑞;冯夏庭;曾雄辉;肖亚勋;张照太;明华军;丰光亮;;深埋隧洞TBM掘进微震实时监测与特征分析[J];岩石力学与工程学报;2011年02期
9 ;Preliminary engineering application of microseismic monitoring technique to rockburst prediction in tunneling of Jinping Ⅱ project[J];Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering;2010年03期
10 戚靖骅;张振南;葛修润;邱一平;;无厚度三节点节理单元在裂纹扩展模拟中的应用[J];岩石力学与工程学报;2010年09期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 徐小敏;砂土液化及其判别的微观机理研究[D];浙江大学;2012年
2 张志刚;节理岩体强度确定方法及其各向异性特征研究[D];北京交通大学;2007年
3 张学民;岩石材料各向异性特征及其对隧道围岩稳定性影响研究[D];中南大学;2007年
4 张宜虎;岩体等效水力学参数研究[D];中国地质大学;2006年
5 卢波;自然单元法的发展及其应用[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2005年
6 向文飞;裂隙岩体表征单元体及力学特性尺寸效应研究[D];武汉大学;2005年
7 李攀峰;大型地下洞室群围岩稳定性工程地质研究[D];成都理工大学;2004年
【相似文献】
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1 沈梧,李洪升,张小朋,白树林;渤海冰尺寸效应的实验研究[J];大连工学院学报;1988年02期
2 高京泽;矿柱设计与试件的尺寸效应[J];河北煤炭;1988年02期
3 曾攀,俞新陆,颜永年,郑楚鸿;疲劳绝对尺寸效应[J];航空学报;1988年S1期
4 林树枝,沈梧;冰块尺寸效应的分析和实验研究[J];力学与实践;1988年01期
5 徐俊利;;侧限压力下岩石破坏强度的尺寸效应[J];勘察科学技术;1988年02期
6 邹南之,龚昌德;n分量~4模型薄膜的尺寸效应[J];物理学报;1989年02期
7 柳飞;杨俊杰;吴炼石;丰泽康男;;基础埋深对承载力试验中基础尺寸效应的影响[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2010年09期
8 李文成;钢的尺寸效应对机械设备加工质量与寿命的影响[J];流体工程;1986年08期
9 杨海,孙月明,程耀东;磨削中的尺寸效应[J];磨料磨具与磨削;1993年06期
10 王少华;张质文;;概率疲劳强度估算方法和疲劳尺寸效应的分析[J];机械强度;1992年03期
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1 韩娟娟;郑伟;王广春;;微镦粗过程干摩擦尺寸效应的实验研究[A];创新塑性加工技术,推动智能制造发展——第十五届全国塑性工程学会年会暨第七届全球华人塑性加工技术交流会学术会议论文集[C];2017年
2 蒋青;;界面能的尺寸效应[A];2005年全国计算材料、模拟与图像分析学术会议论文集[C];2005年
3 朱绍伟;王兵;周磊;马力;吴林志;;微点阵结构力学性能及其尺寸效应相关研究[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年
4 姚寅;魏遥驰;陈少华;;纳米颗粒表面能密度的尺寸效应[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年
5 曹菊珍;李恩征;梁龙河;周洪强;;材料动力学特性的尺寸效应探讨[A];中国空气动力学学会物理气体动力学专业委员会第十一届学术交流会会议论文集[C];2003年
6 阎军;;考虑尺寸效应的点阵材料结构多尺度优化[A];第五届全国固体力学青年学者研讨会会议日程摘要集[C];2012年
7 徐可为;;薄膜介观性能及其尺寸效应[A];中国真空学会2006年学术会议论文摘要集[C];2006年
8 李强;朱贺;邢献然;;铋纳米颗粒热膨胀性的尺寸效应及其机理研究[A];第十三届固态化学与无机合成学术会议论文摘要集[C];2014年
9 李安庆;周慎杰;周莎莎;;复合微梁静态弯曲特性的尺寸效应[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
10 陈丽华;景浩;张伟;;微型悬臂板基于UEL的有限元模态研究[A];北京力学会第二十五届学术年会会议论文集[C];2019年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孔晓璇;地下工程围岩稳定性分析FDEM方法中模型力学参数尺寸效应研究[D];武汉大学;2018年
2 陈鹏;圆钢管混凝土轴压短柱尺寸效应研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
3 黄海燕;混凝土尺寸效应理论研究与断裂参数分析[D];河海大学;2004年
4 文洁;考虑尺寸效应的Gurson模型[D];清华大学;2003年
5 彭剑文;浅海沉积石英砂岩各向异性与I型断裂尺寸效应试验研究[D];北京科技大学;2018年
6 郑伟;微体积成形工艺的数值建模及尺寸效应研究[D];山东大学;2012年
7 柳飞;模型试验中地基材料粒径与基础尺寸效应研究[D];中国海洋大学;2010年
8 李月亮;钛酸钡尺寸效应的亚埃分辨像差校正透射电子显微学研究[D];清华大学;2014年
9 孟德亮;骨料粒径对混凝土灾变破坏影响的试验研究[D];燕山大学;2014年
10 刘鹏;尺寸效应对刚性桩复合地基承载性状影响的研究[D];武汉大学;2014年
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1 于浩;高延性混凝土基本力学性能与弯曲韧性的尺寸效应研究[D];西安建筑科技大学;2018年
2 罗晨熙;超高性能混凝土基本力学性能的尺寸效应研究[D];湖南大学;2018年
3 刘伟;混凝土三轴受压性能尺寸效应的试验研究[D];湖南大学;2018年
4 荆毅;纯铜柔性变厚度微轧制尺寸效应与数值模拟研究[D];辽宁科技大学;2018年
5 吴昊;纯铝柔性变厚度微轧制尺寸效应与数值模拟研究[D];辽宁科技大学;2018年
6 朱华挺;准脆材料Ⅱ型能量型尺寸效应与应变率效应的实验研究[D];北京建筑大学;2018年
7 许德才;尺寸效应对水力裂缝扩展影响的试验研究[D];中国石油大学(北京);2017年
8 崔保金;H80黄铜箔材弯曲尺寸效应的研究[D];南京航空航天大学;2018年
9 杨龙;陶瓷微成型工艺及其尺寸效应研究[D];华中科技大学;2017年
10 刘闯;原状稻壳灰混凝土抗压强度尺寸效应及其现象研究[D];绍兴文理学院;2017年
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