基于统计损伤理论的德鲁克-普拉格岩石强度准则的修正

德鲁克-普拉格强度准则是目前岩石力学中广泛应用的岩石强度准则之一,其计算结果较为保守,与实际存在差距,为此本文深入探讨了其修正方法。研究方法是在前人岩石损伤软化统计本构模型研究的基础上,通过探讨不同围压条件下模型参数与围压的关系,对模型进行修正,然后,根据岩石屈服或破坏的概念,利用岩石变形软化全曲线的极值特性,采用多元函数求极值的方法建立岩石强度理论,从而对德鲁克-普拉格岩石强度准则进行修正。修正后的德鲁克-普拉格准则能反映体积应力、剪应力、中间主应力和最小主应力对岩石强度的影响,同时还可以反映岩石强度莫尔包络线的曲线特征,它与试验结果吻合良好。工程实例计算表明,该强度准则能更好地反映工程实际。

基于德鲁克-普拉格准则的围岩损伤区渗透系数研究

利用损伤力学,考虑了中间主应力作用,应用德鲁克-普拉格准则,推导了圆形巷道围岩应力场的解析解,给出了围岩渗透系数的表达式,并对孔隙水压力和围岩塑性区域半径与渗透系数之间的关系进行了研究。研究表明:在损伤区域范围内,渗透系数K随着r的增加呈非线性减小,随着孔隙水压力p的增大呈指数增加。研究成果可为巷道在渗流作用下变形破坏计算及稳定性分析提供理论依据。

基于德鲁克-普拉格屈服准则的岩溶顶板安全厚度计算方法

通过引入德鲁克-普拉格屈服准则,研究路基下溶洞顶板安全厚度的计算方法,考虑了溶洞顶板受到路基荷载可能发生的冲切破坏等3种形式,提出了一种顶板安全厚度计算模型,并结合结构力学理论,得到了各种破坏模式下溶洞顶板安全厚度的计算表达式;最后结合工程实例进行验算,结果表明该方法可用于实际工程。

土质边坡工程中德鲁克-普拉格破坏准则的运用

通过ANSYS软件和抗剪强度折减有限元法的结合,用等效面积的德鲁克-普拉格屈服准则如内角点的外接圆、内切圆、等面积圆、匹配圆等模型来对边坡工程的二维和三维状况进行模拟,得出不同折减系数下边坡中广义塑性应变的发展情况,三维稳定有限元分析比二维有限元更真实地反映边坡的稳定状况,验证了三维有限元分析得出的安全系数要大于二维分析得出的安全系数;基于等效面积的德鲁克-普拉格屈服准则的等面积圆模型的计算能更好地发挥材料的承载潜力,是二维与三维边坡稳定数值模拟较理想的弹塑性模型。同时探讨了剪胀角对边坡稳定性的影响。

岩石破坏德鲁克—普拉格准则的探讨

岩石的强度理论,反映了岩石在复杂应力状态下的破坏法则,它与岩石的破坏机理密切相关。强度理论,不仅要能解释岩石破坏的原因、破坏的形态,而且要能确定岩石破坏时的应力状态或变形状态.目前的强度理论则多数是从应力的观点来考察材料破坏的.本文就德鲁克—普拉格准则进行探讨。

基于D-P条件等效的黏性土隧道开挖地层力学行为有限元分析

基于三轴试验应力-应变结果,获取了依托工程黏性土强度参数。通过德鲁克-普拉格条件(D-P条件)等效,实现了摩尔-库伦(M-C)黏性土材料的D-P准则模拟方法。采用“间隙约束法”模拟衬砌支护时机对地层力学行为的影响。通过数值计算讨论了黏性土盾构隧道地层参数以及施工特性对地层力学行为及支护反力的影响。研究发现:黏聚力、内摩擦角以及开挖洞径对围岩塑性区半径及支护反力的影响基本呈线性关系,随黏聚力和内摩擦角的增大,塑性区半径和支护反力明显减小,内摩擦角的影响显著于黏聚力。开挖洞径由6 m增大到14 m,塑性区半径增大约210%,支护反力增大约230%。土侧压力系数将显著影响开挖后塑性区形状、范围以及支护反力的分布。随着支护时间的延后,塑性区逐渐增大,支护反力逐渐减小,当释放的位移超过总位移的40%时,两者增减幅度均有明显降低。就依托工程而言,当将地层含水率控制在8%~15%间,当地层收敛约为总位移的20%时,可充分发挥地层自承能力从而降低支护反力。

高桩码头-岸坡相互作用有限元数值模拟

高桩码头-岸坡体系的相互作用机理一直是困扰工程界的难题。基于某突堤的现场勘察资料和土体参数,建立了高桩码头与岸坡相互作用的二维平面应变问题和三维空间问题的弹塑性有限元模型,采用与M ohr-Co lum n准则匹配的D rucker-P rager准则作为土的屈服准则,分析了桩基-岸坡体系的变形机理,同时,针对二维和三维情况各种工况组合进行了对比分析,并结合土体参数和现场测斜资料,分析了高桩码头-岸坡体系的变形规律,并指出了影响桩、梁和岸坡体系变形的主要因素,并建议了合理的治理方案。

基于二阶锥规划的三维边坡极限分析下限法研究

由于屈服面梯度不连续,导致基于摩尔库伦屈服准则的三维边坡极限分析问题无法直接使用线性规划求解,从而计算效率低。采用等面积德鲁克-普拉格屈服准则来代替摩尔库伦屈服准则,并在考虑应力平衡、应力连续性条件和应力边界条件的基础上,用非线性规划的二阶锥规划成功构建了三维问题的极限分析下限法计算模型,可以方便地通过凸规划软件直接求解出三维边坡的应力场和安全系数,从真实解的下方收敛,两个算例证明了其可行性。

层间作用对复合岩石单轴抗压强度的影响研究

为研究岩石层间作用对复合岩石单轴抗压强度的影响,基于直线型莫尔强度准则、格里菲斯准则和德鲁克-普拉格准则,开展复合岩石单轴抗压强度研究。通过分析岩石层间作用,得到层间作用影响下的3种复合岩石单轴抗压强度计算理论模型,并对理论模型进行实验验证。结果表明:(1)岩石层间作用对复合岩石单轴抗压强度影响明显,无论静力平衡状态还是滑动平衡状态,层间作用均会降低高强度岩石强度,增加弱强度岩石强度;(2)各组分岩石层间作用效应受各组分岩石的弹性模量、泊松比、内摩擦角和黏聚力影响;(3)对比理论计算结果与实验结果,直线型莫尔强度准则计算模型误差仅为4%,格里菲斯准则的计算模型误差为113%,德鲁克-普拉格准则的计算模型误差为63%,采用直线型莫尔强度准则计算复合岩石单轴抗压强度最为准确。

平面应变条件下土坡稳定有限元分析

描述岩土材料常采用摩尔 -库仑准则和德鲁克 -普拉格准则 ,前者的计算结果较为可靠 ,后者则更便于数值计算。本文基于非关联流动法则 ,推导出平面应变条件下两种准则相互转化的关系式 ,建立了与摩尔 -库仑准则精确匹配的D -P准则。边坡稳定有限元分析结果表明 :与以往各D -P准则及摩尔 -库仑等效面积圆准则相比 ,本文建议的匹配D -P准则能更好地反映摩尔 -库仑准则的实际特性 ,同时 ,因采用D -P准则的表达形式 ,也方便了编程计算。

采空区地表沉降影响因素研究

采空区地表沉降影响因素众多,以有限元软件ANSYS为基础,利用数值模拟方法的灵活性,分别对各主要影响因素进行分析。选用适合于岩土类材料的德鲁克-普拉格本构模型,利用ANSYS特有的'杀死单元'命令模拟矿体被采出,再通过'激活单元'命令模拟采空区被填充。分别研究了开采深度、开采厚度、地形条件、采空区填充等因素对地表沉降的影响。结果表明:随开采深度的增加,地表变形随之降低;随开采厚度的增加,地表变形增长较快;随着地形坡度的变化,采空区地表移动盆地逐渐向地势较低方向移动;矿体开采后及时充填,对控制地表变形效果显著。

高桩码头岸坡稳定有限元分析

采用有限元强度折减法分析岸坡稳定是目前比较前沿的研究成果,该方法在获得抗力分项系数的同时,可以得到岸坡土体的应力、位移场、塑性区以及桩基对岸坡稳定的影响。对国内某突堤码头建立了有限元模型,土体采用与Mohr-Column准则匹配的Drucker-Prager弹塑性准则,首次利用强度折减有限元法分析了在桩基影响下的成层土岸坡稳定问题,并给出了抗力分项系数、塑性区和位移场,从而为高桩码头岸坡的稳定性计算提供参考依据。

强度折减有限元法分析码头岸坡稳定

岸坡稳定问题一直是工程技术界很关心的研究课题。至今,已出现了较多的岸坡稳定分析方法,如极限平衡法、有限元法等。文中就采用有限元法中的强度折减法对某码头岸坡土体的稳定性进行了分析,土体采用弹塑性D-P屈服准则,并考虑了多层土的存在,最终给出该码头岸坡土体的稳定安全系数、土体应力、塑性区和位移场。其分析获得的土体应力、塑性区和位移场是按传统极限方法进行分析所无法得到的。

变截面洞库围岩稳定性数值模拟

根据德鲁克-普拉格屈服准则,使用三维有限元数值分析方法,研究了某变截面地下洞库开挖过程中引起的围岩变形规律和岩体稳定性。分析结果表明,在Ⅱ类围岩条件下岩体变形值较小,洞库变截面处岩体是稳定的；但在Ⅲ类围岩中,变截面处围岩出现明显的塑性区,且塑性区的范围随着扩大断面跨度的增大而扩大。

有限元在高桩码头岸坡稳定性分析中的应用

根据珠海某10万吨级煤炭码头勘察报告提供的土层参数资料和实际码头结构施工图,建立了高桩码头三维有限元模型,包括无桩岸坡模型和带桩岸坡模型,并利用强度折减理论对其进行岸坡稳定性分析,给出了岸坡安全系数,并进一步分析了桩基对岸坡稳定性的影响。几何模型和力学模型均较为复杂,为了尽可能真实地模拟实际情况,土体屈服准则采用与摩尔-库仑准则相匹配的德鲁克-普拉格准则,桩土界面采用面面接触模式。同时,还给出了天然岸坡和考虑桩基影响下的岸坡塑性区和位移场,从而为高桩码头岸坡的稳定性计算提供参考依据。

明月山隧道塑性区边界探讨

隧道围岩塑性区边界是隧道稳定及支护考虑的主要因素,其中巷道塑性边界受围岩岩性、初始应力场、开挖半径的影响。结合明月山隧道围岩赋寸条件、现场监测资料,分别运用莫尔-库伦极限准则、德鲁克-普拉格准则、统一强度理论对隧道塑性区边界进行探讨,得出了不同准则下巷道塑性区边界大小及其影响因素,提出了一些工程施工措施。

巴基斯坦高摩赞大坝枢纽工程坝体应力分析

采用三维有限元计算分析方法,分析巴基斯坦高摩赞大坝在不同荷载组合下的应力状况,并最终确定了坝体体型。

深基坑工程中岩土本构模型适用性分析

选取一个合适的岩土本构模型是深基坑工程中岩土数值分析中的一个难题,本文目的是通过对比分析,找出适用于深基坑工程的本构模型,选取目前岩土计算中常用的三种本构:摩尔库伦模型、修正摩尔库伦模型、德鲁克-普拉格模型,通过模拟计算与实际检测数据对比分析。研究结果表明:三种本构对比分析出,修正摩尔库伦模型最适宜用于基坑工程开挖中的本构模型,其模拟计算值与实测数据较为接近,能合理的预测支护桩桩顶竖向位移、桩身水平位移与基坑周边沉降情况。