辽宁省教育厅高等学校科学研究项目(2009A322)
- 作品数：16 被引量：72H指数：5
- 相关作者：王学滨潘一山王玮陶帅杜亚志更多>>
- 相关机构：辽宁工程技术大学石河子大学更多>>
- 发文基金：辽宁省教育厅高等学校科学研究项目国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：建筑科学矿业工程自动化与计算机技术天文地球更多>>
- 不同弹模时圆形巷道围岩的应变局部化数值模拟被引量：1
- 2011年
- 利用基于运动方程求解的FLAC程序模拟了不同弹性模量时圆形巷道的应变局部化过程。在计算中,采用了"先加载,后挖洞"方式。模拟结果表明,在弹性模量中等或较小的条件下,由于开挖卸荷而产生的围岩向空腔内部的"涌入"(运动)现象比较明显,进而围岩中诱发了较多的破坏、V形坑或短剪切带式破坏。在上述条件下,基于静力平衡的解析及数值方法不再适用,而且是偏于不安全的。弹性模量越小,开挖之后,围岩维持其均匀周向(或环向)变形的能力越差,这种轴对称变形越容易被打破,也被打破得越早。尽管随着弹性模量的增加,破坏单元数的变化并不是单调的,但是在总体上,随着弹性模量的增加,破坏单元数目降低,最大剪切应变增量急剧单调下降。
- 王学滨王玮潘一山
- 关键词：圆形巷道应变局部化剪切带弹性模量
- 基于摩尔-库仑模型的非线性本构模型的开发及其在应变局部化中的应用被引量：16
- 2011年
- 以FLAC中的Mohr-Coulomb(M-C)本构模型为基础,在C++环境下实现了考虑拉伸截断的非线性本构模型的二次开发。针对应力及位移的分布规律,将理想弹塑性的Hoek-Brown(H-B)本构模型、M-C本构模型及自定义本构模型的数值解及H-B本构模型的理论解进行了比较,验证了自定义本构模型的正确性。采用弹-脆-塑性的自定义本构模型,以先加载,后挖洞的方式模拟了圆形巷道围岩的应变局部化过程,在计算模型的边界条件对称及均质本构参数的条件下,模拟出了4个对称的V型坑,模拟结果与静水压力条件下岩爆的现场观测及试验结果吻合,而采用接近脆性的H-B应变软化模型所得结果的对称性较差。
- 陶帅王学滨潘一山王玮
- 关键词：非线性本构模型圆形巷道应变局部化
- 基于数字图像相关方法的剪切带宽度的影响因素分析被引量：2
- 2012年
- 将粒子群优化算法引入到数字图像相关方法之中,利用两种相关系数公式,研究了样本子区的尺寸、相邻样本子区中心点在垂直于剪切带方向上的距离、最大迭代次数、剪切带宽度理论值和剪切带的剪切应变对剪切带宽度计算结果的影响。研究发现,随着样本子区尺寸的增加,剪切带宽度的测量结果越来越远离剪切带宽度的理论值;当剪切带的剪切应变较大时,随着样本子区尺寸的增加,剪切带宽度的计算结果变化较大;计算得到的剪切带的宽度通常都小于剪切带宽度的理论值,除非剪切带宽度的理论值或样本子区的尺寸取值较小时。
- 王学滨杜亚志金石
- 关键词：剪切带数字图像相关方法粒子群优化算法
- 弹性模量依赖围压的圆形洞室围岩破坏行为数值模拟
- 2013年
- 在考虑拉伸截断及非线性屈服准则的自定义本构模型中,又考虑了弹性模量(弹模)受围压的影响,模拟了两种网格、不同本构模型及加载方式条件下的洞室围岩的破坏行为。在第1种网格中,洞室围岩被剖分为辐射网格,采用"先挖洞,后加载"的方式及理想弹-塑性本构模型进行计算;在第2种网格中,洞室围岩被剖分为矩形网格,采用"先加载,后挖洞"的方式及弹-脆-塑性本构模型进行计算。计算结果表明,对于第1种网格,随着弹模的围压影响系数的增加,洞室围岩的应变、位移及塑性区半径均有所减小,被监测单元的环向应力的峰值有所降低,不同本构模型的计算结果的差别逐渐显现。对于第2种网格,当弹模的围压影响系数较低时,围岩中形成了4个对称的V形坑,随着弹模的围压影响系数的增加,V形坑的个数及尺寸明显减少,这可由洞室围岩的应力、位移及剪切应变增量均有所减小得到解释。
- 王玮王学滨潘一山陶帅
- 关键词：圆形洞室弹性模量围压
- 圆形巷道围岩的环向应力及发生岩爆单元分布的数值模拟被引量：1
- 2011年
- 利用FLAC模拟了不同水平方向压力(小于竖直方向压力)及岩石峰后不同脆性条件下的圆形巷道破坏过程。岩石服从莫尔-库仑剪破坏与拉破坏复合的破坏准则,破坏之后呈现应变软化-理想塑性行为。监测了模型中第1象限对角线上的单元环向应力分布及演化规律。根据徐林生和王兰生提出的环向应力岩爆判据,判断模型中各单元是否发生岩爆。模拟结果表明:当竖直方向压力一定时,随着水平方向压力的增加,V形坑的顶点和巷道中心的连线与模型水平轴的夹角,由小于45°向接近45°发展;同时,巷道围岩中发生破坏的单元数及发生岩爆的单元数均增加,环向应力的峰值增大。随着岩石峰后脆性的增强,剪切带趋于明显,容易汇合形成V形坑;同时,巷道围岩中发生破坏的单元数及发生岩爆的单元数均增加,环向应力的峰值向围岩内部移动。
- 王玮王学滨潘一山陶帅
- 关键词：圆形巷道环向应力
- 颗粒体材料在压缩位移控制加载条件下的力学行为及界面参数对它的影响
- 2012年
- 采用连续介质快速拉格朗日分析程序(FLAC),模拟了颗粒体材料在压缩位移控制加载条件下的力学行为及破坏过程。颗粒及它们之间的界面被离散为尺寸相同的单元。颗粒被视为各向同性的弹性材料,而界面被视为弹性-应变软化-理想塑性材料。界面完全破坏之后,其内聚力为零而内摩擦角不为零,因而适于模拟颗粒之间的摩擦行为。在双轴压缩条件下的计算结果表明,压应力通过颗粒之间的接触,以应力线的方式在试样的垂直方向上传递,最终形成了清晰、有序的图案,而剪切应变增量的高值区主要位于一些界面上。从剪切应变增量的高值区中能发现试样中的最薄弱环节。此外,还研究了试样两侧的压应力、界面的初始内聚力及内摩擦角对试样的应力—时步曲线的影响。
- 王学滨伍小林潘一山
- 关键词：围压
- 含不同半径孔洞的颗粒体模型的力学行为数值模拟被引量：5
- 2011年
- 本文通过编程建立了非连续介质(颗粒体材料)模型,采用FLAC软件模拟了静水压力条件下不同半径的巷道围岩中的剪切应变增量、最小主应力及最大主应力的分布规律。研究表明,随着孔洞半径的增大,呈圆环形的剪切应变增量与最小主应力的高值区的圈数、呈辐射状的最大主应力的高值区的延伸范围及剪切应变增量的最大值都呈先慢后快的增长趋势。模型中最大的拉应力接近于在模型四周所施加的压应力,而最大的压应力约为所施加的压应力的5～10倍。模型内部的剪切应变增量、最小主应力及最大主应力的分布是高度不均匀的。具有较高的差应力的位置与具有较高的剪切应变增量的位置具有很好的一致性。
- 伍小林王学滨潘一山
- 关键词：圆形巷道差应力
- 强度参数对初始随机缺陷岩样全部变形的影响被引量：3
- 2009年
- 在单轴平面应变压缩条件下,采用FLAC模拟了初始内聚力及内摩擦角对具有随机材料缺陷岩样轴向、侧向、体积变形及由侧向应变及轴向应变计算得到的泊松比的演变的影响。采用编写的FISH函数于试样内部规定随机缺陷并计算其全部变形特征。密实的岩石服从莫尔库仑剪破坏与拉破坏复合的破坏准则,破坏之后呈现应变软化—理想塑性行为。随着强度参数(初始内聚力及内摩擦角)的增加,应力峰值及对应的侧向应变的值提高,体积应变的峰值增加,应力峰值所对应的计算得到的泊松比稍有增加。由于被剪切带所分割的毗邻块体之间的相对滑动,纵然扩容角为零,试样在峰后的变形阶段,仍然可以观察到体积膨胀现象,这与作者的理论分析结果一致。当强度参数降低时,侧向应变—轴向应变曲线、体积应变—轴向应变曲线及计算得到的泊松比—轴向应变曲线的峰前非线性部分变得短暂。剪切带倾角的数值解的上限低于Coulomb理论,下限在Roscoe理论附近波动,Arthur理论的预测结果与本文剪切带倾角的数值解更接近。
- 王学滨
- 关键词：内聚力内摩擦角侧向应变体积应变
- 线性及非线性屈服函数交界处临界应力对隧洞围岩力学行为的影响被引量：5
- 2011年
- 利用C++对FLAC中的双线性的莫尔-库仑及非线性的虎克-布朗屈服函数进行了复合,复合后的线性及非线性屈服函数交界处的临界应力对计算结果的影响是一个值得研究的问题。针对圆形巷道围岩的塑性区、应力、位移及剪切应变增量进行了数值计算。计算结果表明,随着临界应力的值的增加,隧洞围岩的塑性区尺寸、被监测单元或节点的剪切应变增量及位移减小;塑性区内的被监测单元的应力增加。这是由于随着临界应力的值的增加,本文提出的非线性本构模型中线性剪切屈服部分的屈服极限提高所致。在高地应力(莫尔-库仑本构模型不再适用)及侧压系数不为1时的计算结果表明,隧洞围岩发生了拉破坏,非线性的虎克-布朗本构模型不能预测出这一点。
- 陶帅王学滨潘一山王玮
- 关键词：临界应力塑性区侧压系数
- 基于环向应力岩爆判据的不同级别岩爆区分布的数值模拟研究被引量：3
- 2011年
- 为了避免莫尔-库仑和虎克-布朗屈服准则各自的缺陷,采用C++语言对FLAC进行了二次开发,将它们复合在一起,提出了一种弹-脆-塑性的本构模型。采用徐林生及Russense判据(环向应力与单轴抗压强度之比)作为岩爆判据,研究了在不同围压条件下,圆形洞室开挖之后围岩再次平衡时已发生的各种级别岩爆区的分布规律,对严重、中等及轻微岩爆区的关系进行了讨论。将数值计算结果与现场观测结果之间的差异及共同点进行了定性分析。研究发现,随着围压的增加,围岩中发生各种级别岩爆的单元数不仅增多,而且向围岩深部迁移。
- 王学滨陶帅潘一山王玮
- 关键词：环向应力岩爆围压
