《岩體細觀-巨觀失效機制與連續-離散耦合全過程數值模擬》是依託武漢大學，由常曉林擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：岩體細觀-巨觀失效機制與連續-離散耦合全過程數值模擬
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：常曉林
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
岩體結構與材料的變形，一般是一個從小變形、損傷演化、巨觀裂紋形成與擴展、直至斷裂破碎甚至發生散體運動等大變形、大位移的一系列複雜的漸進變形與破壞過程。而連續介質力學方法和非連續介質力學方法都無法統一、直觀地反映這幾種狀態。由於岩石損傷斷裂的強度和變形狀態的演變過程十分複雜，在工程實踐中評判岩體材料與結構的力學行為及安全狀態的數值方法方面，至今國內外還沒有成熟的研究成果。本項目研究岩石細觀損傷到巨觀失穩破壞的全過程機制，將彈塑性斷裂力學模型引入連續-離散耦合方法，採用數值方法統一描述岩石系統的力學行為，實現連續介質的損傷斷裂並向非連續介質轉化乃至失穩破壞的全過程。該項目的研究對於岩石介質的數值仿真及岩石力學的發展具有重要的推動作用。
結題摘要
岩石材料的破壞過程研究是當前岩石力學領域中備受關注的重要課題之一，常用的研究手段包括物理試驗和數值試驗。與物理試驗相比，數值試驗具有載入條件易於控制、可重複性強以及便於開展細觀破壞機理研究等優點。目前，岩土工程中數值分析方法可分為連續介質力學方法和非連續介質力學方法，而兩種方法都無法統一、直觀地反映岩石複雜的漸進變形與破壞過程。本項目研究岩石細觀損傷到巨觀失穩破壞的全過程機制，將彈塑性斷裂力學模型引入連續-離散耦合方法，實現連續介質的損傷斷裂並向非連續介質轉化乃至失穩破壞的全過程。 考慮到岩石一般是由多邊形礦物顆粒膠結而成的集合體，提出以隨機均布Voronoi圖為基礎的格線剖分方式建立岩石試樣，提高了裂紋擴展路徑的真實性，並且試樣表現出明顯的脆–延–塑轉換特性。通過單軸壓縮數值試驗和巴西圓盤劈裂數值試驗，從強度特性、變形特性以及破壞形態等方面揭示了不同格線尺寸和載入速率下岩石試樣的破壞機制。實例對比驗證表明，通過選擇合適的細觀參數，基於連續-離散耦合分析方法的數值試驗能夠再現岩石、節理的主要力學特性。 岩質邊坡穩定問題是岩土工程領域的重要研究課題。在連續-離散耦合分析方法的基礎上，引入重度增加法的基本原理，建立了FDEM-GIM邊坡穩定分析方法，揭示了不同節理傾角下邊坡的破壞機理。研究表明，節理傾角是影響邊坡破壞過程的重要因素。隨著節理傾角的增加，邊坡的破壞模式由坍塌破壞轉變成滑移破壞，邊坡破壞後達到穩定所需的時間逐漸減少，滑動距離逐漸變短，堆積體坡角逐漸降低，所得的滑動距離規律與滑坡資料統計結果一致。 本項目實現了模擬岩石漸進變形及破壞的數值方法，對岩石介質的數值仿真集岩石力學的發展具有重要的推動作用。
