基于FLAC^(3D)梁单元修正的隧道/巷道拱架支护模拟方法(英文)

目的:基于常用的数值模拟软件FLAC^(3D)进行二次开发,弥补现有数值模拟方法的缺陷,提出一种准确有效的隧道/巷道拱架支护数值模拟方法。创新点:1.引入抗弯和抗压能力的相关性,改进梁单元压弯极限判据;2.通过FISH语言编程,实现梁单元修正和拱架精确模拟。方法:1.通过对FLAC^(3D)中梁单元支撑理论的分析,明确其存在的缺陷,并利用算例进行证实(图4~6);2.基于传统强度理论,对梁单元现有压弯极限判据进行改进(图7和8);3.通过FISH语言编程,实现梁单元修正模型嵌入(图9);4.通过算例分析,对新模拟方法的效果进行验证(图10和13)。结论:1.改进了梁单元压弯极限判据,通过FISH语言编程实现了梁单元的修正及拱架屈服失效的模拟。2.构件压弯试验和巷道拱架支护实例分析表明:修正模型体现了在压弯组合荷载作用下梁单元屈服时弯矩和轴力的相关性;实现程序是有效的且灵敏度较高;提出的新模拟方法使计算偏差得到有效压制,拱架模型呈现出的力学行为及围岩支护作用更加接近实际,计算精度和设计可靠度更高。

考虑受损基元承载影响的岩石统计损伤本构模型及工程应用（英文）

目的:建立三轴压缩作用下考虑受损基元承载影响的岩石材料损伤本构关系,并将其应用于工程实际。创新点:1.进行岩石损伤机理分析,探讨损伤阈值存在的原因,提出损伤修正系数,确定受损基元与无损基元的应力分配关系;2.建立能够反映岩石破裂全过程的损伤本构模型,验证模型的合理性并实现其程序化。方法:1.通过数值计算探讨岩石在初始缺陷下的损伤劣化机理,将不同初始状态的岩石定义为不同岩性的无损材料,建立合理的损伤模型;2.基于Mohr-Coulomb准则,结合连续损伤和统计理论,推导基于受损基元承载影响的岩石材料本构方程;3.与前人试验数据及理论成果进行对比,验证本构模型的合理性,最后利用C++语言编译的动态链接库(DLL)实现有限差分软件FLAC3D的二次开发,实现模型的工程应用。结论:1.岩体损伤劣化是无损基元发生物理性状改变导致材料刚度变小的结果,受损基元与无损基元的应力分配关系与岩体的瞬时损伤状态和应力状态有关;2.建立的岩石损伤本构模型与试验数据的拟合精度较高,能够准确地描述岩石的应力-应变关系;3.数值模拟结果与现场监测数据的吻合程度较高,表明该模型能够合理反映软弱岩体的损伤劣化效应。