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基于扩展有限元的深部岩体分区破裂化现象初步数值模拟
  • ISSN号:1000-7598
  • 期刊名称:岩土力学
  • 时间:2013.11
  • 页码:3291-3298
  • 分类:TU454[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1]河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,南京210098, [2]河海大学隧道与城市轨道工程研究所,南京210098, [3]山东大学岩土与结构工程研究中心,济南250061
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(No.51209074,No.41172268);中国博士后基金特别资助项目(No.2013T60494);中国博士后科学基金资助项目(No.2012M511189);岩土力学与工程国家重点实验室开放基金(No.Z012008);中央高校基本科研业务费专项资金(No.2012802714)资助.
  • 相关项目:深部围岩分区破裂演化特性及在含隐伏水体条件下诱发突水机理研究
作者: 陈旭光|
中文摘要:

通过轮廓法追踪岩石裂纹扩展轨迹,将其嵌入ABAQUS扩展有限元(EFE)平台,对单轴压力下裂隙试件受压过程进行了模拟验证,裂纹起裂扩展效果良好。以此为平台,将推导得到的弧形裂纹应力强度因子嵌入其中,以最大周向拉应力准则为开裂准则,认为当其大于岩体断裂韧度时,硐室围岩体内初始裂纹将开始扩展。在此基础上,以发现分区破裂现象的圆形隧道模型试验为背景开展了分区破裂的数值模拟试验。模拟结果发现,深部巷道围岩出现了3~4层破裂分区,证实深部巷道围岩存在分区破裂现象。将数值模拟结果与模型试验完成后模型围岩破坏状态对比,发现二者破裂区分布特征基本一致。数值模拟结果表明,EFEM方法在处理复杂岩体裂纹问题方面的有效性。

英文摘要:

The contour method of tracking the trajectory of rock crack propagation was embedded into extended finite elements (EFE) platform of ABAQUS to simulate the process of initial crack extension under uniaxial pressure. The result testifies the effective of the simulation method. Then, the arc-circular fracture stress strength factor was embedded into the EFE platform. Using the maximum circumferential tensile stress criterion as cracking criterion, when the stress is greater than that rock fracture toughness, the initial crack within surrounding rock begins to extend. Based on this, a numerical simulation of the simplified round tunnel is carried out with the model test which the zonal disintegration phenomenon is observed. During the simulation process, the subdomain precise integration is adopted to improve the precision. The simulation results show that there appears 3 to 4 layer zonal disintegrations surrounding the deep tunnel. The numerical simulation indicates that there exists zonal disintegration phenomenon in deep surrounding rock mass. Comparing the numerical simulation with the ruin pattern of tunnel model after the model test, it is found that the distribution character is in coincidence with each other. The numerical simulation results show that the EFE method is effective in dealing with the problems of complex fracture in rock mass.

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期刊信息
  • 《岩土力学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 主编:孔令伟
  • 地址:武汉市武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 邮编:430071
  • 邮箱:ytlx@whrsm.ac.cn
  • 电话:027-87198484 87199252
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-7598
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1199/O3
  • 邮发代号:38-383
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,美国《工程索引》EI收录期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:56873