【摘要】：巖土工程中的大變形問(wèn)題常常會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性后果,研究人員已經(jīng)對(duì)土體流動(dòng)(如滑坡、泥石流、基坑或地鐵坍塌等)、土工結(jié)構(gòu)(如防洪堤、路堤等)的滲流破壞、松散飽和土體液化等方面進(jìn)行了廣泛研究。物理模擬和數(shù)值模擬是了解此類問(wèn)題破壞機(jī)理并預(yù)測(cè)其破壞模式的常用方法,而進(jìn)行大尺度的模型試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)仍然是很困難的,需要耗費(fèi)大量的人力物力。近年來(lái),數(shù)值方法在分析巖土工程大變形問(wèn)題方面已有了較大發(fā)展,但是由于現(xiàn)有數(shù)值方法的局限性,對(duì)巖土工程問(wèn)題的動(dòng)態(tài)破壞過(guò)程的數(shù)值模擬還相對(duì)較少。 物質(zhì)點(diǎn)法(Material Point Method, MPM)是一種綜合了拉格朗日描述和歐拉描述的新型數(shù)值方法,本文采用該方法針對(duì)巖土工程大變形問(wèn)題進(jìn)行數(shù)值模擬分析,主要包括三部分內(nèi)容： 首先,闡述了課題的研究背景及工程意義,回顧現(xiàn)有的分析巖土工程大變形問(wèn)題的理論模型及數(shù)值方法,介紹幾種具有代表性的無(wú)網(wǎng)格法,著重討論了物質(zhì)點(diǎn)法的發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀,并將物質(zhì)點(diǎn)法與傳統(tǒng)有限元法及其他無(wú)網(wǎng)格法進(jìn)行比較,總結(jié)了物質(zhì)點(diǎn)法的優(yōu)勢(shì)和不足,最后概述本文的研究工作。 其次,詳細(xì)介紹了傳統(tǒng)單相物質(zhì)點(diǎn)方法,顯式地給出其空間離散形式,論述算法的求解過(guò)程、初始條件及邊界條件的處理方法等,并針對(duì)巖土工程問(wèn)題建立幾種常用的土體模型；進(jìn)一步介紹一種基于混合理論的飽和多孔介質(zhì)兩相耦合物質(zhì)點(diǎn)方法,引入兩類拉格朗日質(zhì)點(diǎn)分別描述孔隙流體和固體骨架,針對(duì)固相和液相分別求解,詳細(xì)介紹了其算法流程。在劍橋大學(xué)Bandara所編寫的物質(zhì)點(diǎn)法數(shù)值程序基礎(chǔ)上進(jìn)行修改和補(bǔ)充,用于模擬巖土工程大變形問(wèn)題。 最后,采用物質(zhì)點(diǎn)法模擬經(jīng)典散體顆粒柱坍塌及斜坡失穩(wěn)滑動(dòng)過(guò)程,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果、其他數(shù)值方法的模擬結(jié)果相比較,驗(yàn)證了物質(zhì)點(diǎn)法理論及數(shù)值程序的準(zhǔn)確性及可用性,并在模擬大變形問(wèn)題上展現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。模擬了寧波某旋流井產(chǎn)生孔洞后墻外土體涌入井內(nèi)的全過(guò)程。 從理論分析和模擬結(jié)果可知,MPM能夠較好的模擬巖土工程問(wèn)題的動(dòng)態(tài)破壞過(guò)程,具有較好的應(yīng)用和發(fā)展前景。
【圖文】：

1緒論最小。地震后引發(fā)了大量的次生災(zāi)害，如崩塌、滑坡、泥石流等，圖1.1為漢川地震時(shí)形成的某處滑坡，滑坡延伸數(shù)公里，途中摧毀大量房屋，給人民的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)了巨大的損失。在滑坡形成后，，如何準(zhǔn)確預(yù)測(cè)滑坡的滑動(dòng)模式、影響范圍等對(duì)于防災(zāi)減災(zāi)工作具有明確的指導(dǎo)意義，但是目前對(duì)此類問(wèn)題的研究還很不完善。柋_圖1.1汰川地震時(shí)形成的清平鄉(xiāng)某滑坡水庫(kù)是我國(guó)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是我國(guó)綜合防洪工程體系的重要組成部分。浙江省內(nèi)地形復(fù)雜，有數(shù)量眾多的山塘水庫(kù)和居全國(guó)首位的海岸線,是臺(tái)風(fēng)、暴雨、大風(fēng)、大潮等氣象災(zāi)害多發(fā)地帶，防災(zāi)減災(zāi)任務(wù)重，壓力大。2012年8月10日，受強(qiáng)合風(fēng)�？绊�，浙江省舟山市你山縣長(zhǎng)涂鎮(zhèn)沈家坑水庫(kù)發(fā)生潰壩（如圖1.2)

受強(qiáng)合風(fēng)�？绊�，浙江省舟山市你山縣長(zhǎng)涂鎮(zhèn)沈家坑水庫(kù)發(fā)生潰壩（如圖1.2)，造成很大的生命和財(cái)產(chǎn)損失。土規(guī)漫頂漸遺模式分析和全過(guò)程數(shù)值動(dòng)態(tài)模擬是潰壩災(zāi)害預(yù)防預(yù)警、制定減災(zāi)對(duì)策的重大技術(shù)問(wèn)題之一，也是關(guān)鍵難點(diǎn)問(wèn)題之一。土石壩潰口的發(fā)展變化模式是一個(gè)局部高速水流的快速?zèng)_刷結(jié)合遺口現(xiàn)體滑移或局部土體崩塌的問(wèn)題，具有三維特征，是一個(gè)復(fù)雜動(dòng)態(tài)的物理過(guò)程，也是與時(shí)間相關(guān)的大變形問(wèn)題，要定量準(zhǔn)確描述目前還存在很多困難。2
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU433

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2527052