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。

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。

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。