近年來,隨著我國城市化水平的不斷提高,開發(fā)面積不斷擴(kuò)大,不可避免的產(chǎn)生各類地質(zhì)災(zāi)害。研究巖石的破壞機(jī)理對于工程開發(fā)和地質(zhì)災(zāi)害治理等具有極其重要的意義。經(jīng)大量的文獻(xiàn)調(diào)研得出,離散元軟件PFC在研究巖石的破壞機(jī)理方面獨(dú)具優(yōu)勢,且在巖土工程中的應(yīng)用十分廣泛,其主要問題為細(xì)觀參數(shù)的標(biāo)定,目前大多數(shù)學(xué)者采用“試湊法”而此方法工作量且盲目性較大,對巖石破壞機(jī)理研究方面也有待開發(fā)之處。本文的研究方法主要為室內(nèi)試驗(yàn)和計(jì)算機(jī)的數(shù)值模擬。研究內(nèi)容主要分為PFC細(xì)觀參數(shù)敏感性分析、紅砂巖室內(nèi)試驗(yàn)、細(xì)觀參數(shù)智能識(shí)別、含孔洞紅砂巖破壞機(jī)理離散元研究、巖體爆破工況模擬結(jié)合5個(gè)部分,結(jié)果如下:（1）在PFC中采用平直節(jié)理的本構(gòu)模型來模擬紅砂巖,并對本構(gòu)模型中的細(xì)觀參數(shù)進(jìn)行敏感性分析,篩選得到了對于應(yīng)力-應(yīng)變曲線影響顯著的細(xì)觀參數(shù)。且證明平直節(jié)理模型能夠滿足UCS/TS值。（2）開展紅砂巖試件的單軸加載試驗(yàn),并結(jié)合數(shù)字散斑技術(shù),獲得了紅砂巖試件的物理參數(shù)及軟件VIC-2D制作的應(yīng)變云圖,用于下一步的數(shù)值模擬分析工作。選取的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法可以精確地的建立宏-細(xì)觀參數(shù)映射關(guān)系,誤差較小,模擬得到的應(yīng)力-應(yīng)變曲線與物理試... 

【文章來源】：北方工業(yè)大學(xué)北京市

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

PFC程序界面

技術(shù)路線

第二章細(xì)觀參數(shù)敏感性分析9第二章細(xì)觀參數(shù)敏感性分析2.1顆粒流離散元程序數(shù)值模擬方法是利用計(jì)算機(jī)軟件模擬試驗(yàn)對象，選取合理參數(shù)使數(shù)值模型與實(shí)際對象吻合，再設(shè)置不同工況對模型進(jìn)行模擬，快捷高效，所得到的結(jié)果可以用來指導(dǎo)施工。數(shù)值模擬方法應(yīng)用極其廣泛，目前主要分為兩類即：連續(xù)介質(zhì)分析方法、非連續(xù)介質(zhì)分析方法。主流的連續(xù)介質(zhì)分析方法為有限單元法、有限差分法等。主流的非連續(xù)介質(zhì)分析方法為顆粒流離散元法、不連續(xù)變形分析方法等[41,42]。由于天然巖石介質(zhì)結(jié)構(gòu)組成復(fù)雜，外部存在節(jié)理斷層，內(nèi)部又存在微小的裂隙并不屬于均勻介質(zhì)，而其發(fā)生的斷裂屬于大變形，傳統(tǒng)的連續(xù)介質(zhì)分析方法很難模擬類似于巖石斷裂的大變形，因此為本文選取非連續(xù)介質(zhì)分析方法中顆粒流離散元方法。數(shù)值軟件PFC是基于離散元理論框架，由計(jì)算引擎和圖形界面組成的軟件。PFC模擬尺寸有限顆粒體的相互作用，顆粒體是具有質(zhì)量的剛體，顆粒不會(huì)產(chǎn)生變形，允許平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。通過賦予顆粒慣性力、力矩，來形成接觸方式的相互作用。在二維中以單位厚度的剛片模擬顆粒，三維中以圓球來模擬顆粒。PFC模型主要由片、實(shí)體和接觸組成。顆粒離散元法將離散體分割為若干個(gè)有限的顆粒體集合，每個(gè)顆粒視為一個(gè)單獨(dú)的個(gè)體，將集合體理想化為相互接觸、相互獨(dú)立和互為作用的顆粒群[43]。其原理如下圖2-1所示。圖2-1PFC內(nèi)部原理PFC研究巖土工程問題具有較大優(yōu)勢：(1)軟件運(yùn)行速度快，顯示算法所占的計(jì)算機(jī)內(nèi)存要求不高，顆粒體的識(shí)別和追蹤獲取方式遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)其他算法；(2)由于離散元的“非連續(xù)”假設(shè)條件，因此實(shí)體位移并無限制；(3)將顆粒之間賦予黏結(jié)強(qiáng)度使得模型捆綁在一起，當(dāng)模型收到外力發(fā)生破壞時(shí)可以模擬出裂縫現(xiàn)象從而破壞彼此分離；

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3601497