《三維數值流形方法-非連續變形分析耦合算法及其套用》是依託四川大學，由鄭路擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：三維數值流形方法-非連續變形分析耦合算法及其套用
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：鄭路
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
對岩土地質災害進行從變形-破壞-失穩-運動全過程的統一分析, 是土木工程研究領域的挑戰和趨勢。數值分析方法是實現該過程的重要手段。本項目致力於開發一種能對岩土地質災害進行三維連續-非連續分析的數值方法，擬從耦合三維數值流形方法(NMM)和非連續變形分析(DDA)入手，推導3D NMM 單元與3D DDA 塊體間的接觸矩陣，推導三維人工邊界與地震波輸入方法，引入虛擬節理進行裂紋擴展分析，建立高效穩定的三維接觸算法，實現三維連續-非連續數值分析新方法。在此基礎上，結合邊坡真實地質構造建模，進行破壞機制和穩定性評價的研究，進而與邊坡失穩後的運動模擬進行全過程的統一分析，通過與現場調查、理論分析結果進行對比，驗證該算法的精度和適用性。本項目旨在開發一種能夠對岩土地質災害進行全過程統一分析的數值分析方法，具有重要的科學意義和工程套用價值。
結題摘要
對岩土地質災害進行從變形-破壞-失穩-運動全過程的統一分析是土木工程研究領域的挑戰和趨勢。數值分析方法是實現該過程的重要手段。本項目致力於開發一種能對岩土地質災害進行三維連續-非連續分析的數值算法及相關研究方法。具體內容如下： 1. 改進了任意多面體間F-F接觸模型和E-E接觸模型的識別方案，解決了三維問題中粘聚力精確計算的難題；擴展3-D NMM八結點六面體數學格線到整個計算範圍中，建立3-D DDA 塊體獨立覆蓋單元與數學格線的映射關係，基於鄰域搜尋實現了高效穩定的三維接觸搜尋算法。 2. 選擇八結點六面體單元推導了三維數值流形方法(3-D NMM)的元素表達式，組裝矩陣實現了3-D NMM算法。通過連續變形與非連續變形分析的算例驗證了算法的可靠性。 3. 設定特殊的獨立數學覆蓋單元將三維非連續變形分析方法(3-D DDA)塊體覆蓋在該數學覆蓋單元內，統一採用NMM的位移模式，實現了連續-非連續分析方法的耦合。在此基礎上，研究了3-D NMM中的黏性邊界和自由場邊界，解決地震等外源入射問題；基於有限元格線劃分3-D DDA塊體為子塊體，引入虛擬節理模擬裂紋擴展問題。 4. 以金沙江下游的溪洛渡至新市鎮段兩岸邊坡為研究區域，對邊坡地震危險性評價所需的三種參數分別詳細分析判定，通過與重點區域的現場調查結果進行對比，最終得出了邊坡的地震滑坡易發性區劃；提出了一種基於近景攝影測量的半確定性塊體理論岩質邊坡穩定性評價方法(New Semi-Deterministic Block Theory, NSDBT)，並編寫了相應的程式。選取有代表性案例，建立數值分析模型，分析了失穩機制和多塊體崩塌滾石事件的運動特徵。結果表明，提出的三維連續-非連續變形分析方法結果可靠，具有實用性。 本項目開發的對岩土地質災害進行全過程統一分析的數值分析方法，具有重要的科學意義和工程套用價值，可為山地地質災害防災減災提供科學依據和技術支撐。
