不連續(xù)巖體力學(xué)

10.1概述10.2離散單元法10.3關(guān)鍵塊理論1)巖體的不連續(xù)性,迫切需要新的思想和方法2)離散單元法是較有前途的方法..3)關(guān)鍵塊理論,石根華的工作,奠定了理論體系,以后林德彰做了發(fā)展.4)所有塊體理論與方法都是建立在具備節(jié)理裂隙分布的非常詳細(xì)的地質(zhì)資料之上,這是巖體力學(xué)發(fā)展的最困難之處.10.1概述第10章不連續(xù)巖體力學(xué)1)基本方法:1971年Cundall提出采用離散單元法分析裂隙塊狀巖體的穩(wěn)定問(wèn)題.整個(gè)巖體被分離成離散塊體的堆積，塊體假設(shè)為剛體，但表面允許有變形，塊體接觸形式為面接觸，簡(jiǎn)化為點(diǎn)接觸，接觸力為：10.2離散單元法第10章不連續(xù)巖體力學(xué)10.2離散單元法第10章不連續(xù)巖體力學(xué)10.2離散單元法第10章不連續(xù)巖體力學(xué)10.2離散單元法第10章不連續(xù)巖體力學(xué)塊體間相互運(yùn)動(dòng)遵循如圖所示規(guī)律?？紤]兩個(gè)塊體i，j的相互運(yùn)動(dòng)關(guān)系，設(shè)：塊i的重心坐標(biāo)為（Xi，Yi）塊j的重心坐標(biāo)為（Xj，Yj）接觸點(diǎn)C的坐標(biāo)為（Xc，Yc）接觸點(diǎn)C的位移增量整體坐標(biāo)局部坐標(biāo)與整體坐標(biāo)的變換塊體接觸點(diǎn)上的作用力法向力,切向力法向阻尼力與切向阻尼力10.2離散單元法第10章不連續(xù)巖體力學(xué)塊體間作用關(guān)系的判別:a)若Fnc<0表示拉開(kāi),計(jì)算中按無(wú)拉力原則分析b)若abs(Fsc>*Fnc表示接觸點(diǎn)滑移,此時(shí)按滑移力滿足摩擦定理分析.進(jìn)行局部坐標(biāo)向整體坐標(biāo)的變換10.2離散單元法第10章不連續(xù)巖體力學(xué)10.2離散單元法第10章不連續(xù)巖體力學(xué)當(dāng)塊體作用其它外力時(shí)均計(jì)入荷載,并獲得塊體的總荷載.對(duì)所有與塊I接觸的塊體求和.其它塊均如此,即可獲得所有塊體的合力.按牛頓運(yùn)動(dòng)定理,得方程(1):中心差分得(2)(1)(2)10.2離散單元法第10章不連續(xù)巖體力學(xué)對(duì)(2)式積分得(3):(3)(2)與(3)式一起構(gòu)成求解的代數(shù)方程.計(jì)算過(guò)程:首先計(jì)算在△t1中各個(gè)塊體在外力的作用下,其位置發(fā)生的變化,進(jìn)而計(jì)算△t2中,根據(jù)△t1中塊體由位置上的變化而產(chǎn)生的脫離,嵌入和切向位移,計(jì)算各個(gè)塊體上作用力的變化,以及由此而產(chǎn)生位移后的新位置,依次迭代下去.10.2離散單元法第10章不連續(xù)巖體力學(xué)2)離散元法的計(jì)算參數(shù)a)法向剛度系數(shù)kn取為巖體彈性模量;b)法向粘滯系數(shù)取k是剛度系數(shù),是比例阻尼系數(shù),其量綱是時(shí)間,相當(dāng)于動(dòng)力學(xué)中Rayleigh阻尼.c)剪切剛度ks和剪切粘滯系數(shù)s,日本學(xué)者建議:ks=skn,0<s<1,s=0.25為好.d)摩擦系數(shù)由實(shí)驗(yàn)確定;e)阻尼系數(shù)由實(shí)驗(yàn)確定.10.2離散單元法第10章不連續(xù)巖體力學(xué)3)離散單元法的實(shí)例分析10.2離散單元法第10章不連續(xù)巖體力學(xué)模擬開(kāi)挖塊體模擬開(kāi)挖塊體12,17水平移動(dòng)23,24,30,31沿坡面滑動(dòng)2,5,6沿坡面下滑發(fā)展:由石根華提出.1)關(guān)鍵塊的定義:本身在幾何形狀上具備滑動(dòng)可能的塊體稱為關(guān)鍵塊.石根華提出:如何根據(jù)已知節(jié)理的傾角、傾向等勘測(cè)資料利用分析方法，找出那些具備滑動(dòng)可能的關(guān)鍵塊。定義節(jié)理錐（Jp）：多個(gè)節(jié)理面所包絡(luò)空間的共同部分，若有，則否則開(kāi)挖錐（Ep):開(kāi)挖自由面包圍的的空間切割錐(Bp):10.3關(guān)鍵塊理論第10章不連續(xù)巖體力學(xué)塊體運(yùn)動(dòng)定律:當(dāng)一凸形塊體,其