用最小耗能原理表达的粘-弹-塑性损伤理论

来源 :第一届全国水工岩石力学学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:haixinmei
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本文将最小耗能原理应用于岩石类介质的粘弹塑性损伤问题,在试验模型的基础上。给出了基于“应变等效假定”和“余应变能等效假定”下两种不同的粘-弹-塑性损伤本构模型及其相应的非线性演化发展方程,建立了岩石类介质的两个不同粘弹塑性损伤力学模型。
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简要介绍拉格朗日有限差分法的基本原理,应用该方法建立了进水口边坡的三维数值模型,同时摸拟了依存于边坡的数条引水隧洞,考虑了边坡复杂的地质条件、支护措施和开挖工况,研究了施工开挖及加固对边坡应力状态和变形状况及稳定性的影响。研究结果为工程建设提供有意义的参考。
本文运用ANSYS对水下的岩质边坡进行数值模拟分析,采用不同的材料强度来模拟岩石和软弱结构面。应用强度折减方法对边坡的强度参数进行折减,直至边坡出现破坏,分析边坡在达到破坏时内部的应力应变情况和位移变形情况。对于波浪力,本文采用简化的波压力方程模拟低频的水波对边坡的波压力影响,并用多个模型比较计算的方法得出最佳的模型尺寸和水下荷载的计算模式。
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采用三维有限差分法对梯子洞水电站地下厂房分级开挖过程进行仿真模拟,研究有支护和无支护条件下围岩应力场、位移场及破坏区分布规律,计算表明支护措施将优化围岩应力分布、限制围岩变形及破坏区分布,有效提高开挖过程中的围岩稳定性。
在层状岩体特别是陡倾角层状岩体中开挖大型的地下洞室时,围岩的变形情况十分复杂。根据龙滩水电站大型地下洞室工程,作者利用同济曙光和Marc软件进行了洞室开挖的平面及大型三维整体稳定性的精细模拟计算,分析了洞室整体及局部变形特征、洞周应力场及塑性区的分布情况,并对二维和三维计算结果差异的原因进行了比较分析。计算结果对本项及同类工程具有一定的参考价值。
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连拱隧道作为公路隧道新的结构型式,理论上还不成熟。本文以元磨高速公路的一座连拱隧道作为工程背景,采用三维连续介质快速拉格朗日元模拟直墙连拱隧道的施工工况,得出了施工过程中隧道围岩位移、应力和塑性区分布规律,其结果与模型试验所得结果基本一致。
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