巖石和混凝土離散-接觸-斷裂分析

前言

　　1985年3月我參加清華大學(xué)土木水利工程赴美考察組，首站訪問了Minnesota大學(xué)土木與環(huán)境工程系，聽到該校Peter Cundall 博士介紹他發(fā)明的大變形非連續(xù)分析的“離散單元法”（discrete element method），當(dāng)時(shí)覺得十分新穎。興奮之余，旋即開始指導(dǎo)研究生學(xué)習(xí)這一方法，并結(jié)合巖石地基與混凝土高壩結(jié)構(gòu)的離散?接觸?斷裂這一三位一體的問題開展研究，期望將它應(yīng)用于我國(guó)高壩地基、邊坡穩(wěn)定安全分析中，迄今已有20余年了。在這期間，國(guó)際國(guó)內(nèi)在巖石和混凝土力學(xué)方面的研究已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展： 連續(xù)與非連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的數(shù)值模擬逐漸朝統(tǒng)一模型的目標(biāo)前進(jìn)了一大步； 巖石混凝土結(jié)構(gòu)地基從小變形分析到大變形失穩(wěn)破壞的仿真已成為可能。與此同時(shí)，我組在學(xué)習(xí)—研究—?jiǎng)?chuàng)新—實(shí)踐的思想指導(dǎo)下，研究工作也取得了一些初步成果，包括巖石和混凝土的離散?接觸?斷裂分析模型以及我國(guó)高壩結(jié)構(gòu)地基與邊坡的靜動(dòng)力安全穩(wěn)定分析兩個(gè)方面。現(xiàn)在，總結(jié)這些成果，集成一書出版，定名為《巖石和混凝土離散?接觸?斷裂分析》（Discrete?Contact?Fracture Analysis of Rock and Concrete），以就教于從事巖石力學(xué)、混凝土力學(xué)的學(xué)者以及土木水利工程界的同仁們?！　”緯且徊考w研究成果的總結(jié)，其中有金峰教授、王光綸教授和我共同指導(dǎo)并參加完成本書研究工作的學(xué)生們，除侯艷麗博士、周元德博士外，還有魯軍、崔玉柱、張沖、尹顯俊、方修君、龍渝川等博士，以及陳昌偉、王剛、周慶科、邵煒等； 此外，徐艷杰、王進(jìn)廷副教授在研究與寫作過程中也提出了寶貴的建議； 汪亞丁女士認(rèn)真細(xì)致的編輯工作，唐欣薇、辛海麗協(xié)助書稿的整理與校對(duì)等，在此均一并致以謝忱。　　由于我們理論與學(xué)識(shí)水平所限，謬誤與不足之處在所難免，誠(chéng)懇地希望來自各方面的批評(píng)與指正。

內(nèi)容概要

　　《巖石和混凝土離散接觸斷裂分析》介紹了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在巖石和混凝土力學(xué)數(shù)值模型方面的最新成就，總結(jié)了作者20余年在巖石和混凝土介質(zhì)離散?接觸?斷裂分析方面的研究成果，并結(jié)合我國(guó)實(shí)際，闡述了在高壩與地基安全分析中的工程應(yīng)用實(shí)例。主要內(nèi)容包括：（1）巖石和混凝土非連續(xù)介質(zhì)數(shù)值方法，包括離散元法、剛體彈簧元法、非連續(xù)變形分析法等；（2）巖石和混凝土非連續(xù)界面的接觸力學(xué)模型；（3）巖石和混凝土非線性斷裂模型，包括彌散裂縫模型與分離裂縫模型；（4）巖石和混凝土離散元與非線性斷裂的耦合模型；（5）巖石和混凝土結(jié)構(gòu)與地基安全分析的工程應(yīng)用，包括巖質(zhì)邊坡的卸荷蠕變，邊坡地震動(dòng)力穩(wěn)定，高壩斷裂分析與高壩地基破壞過程仿真等?！　　稁r石和混凝土離散接觸斷裂分析》可供巖土與結(jié)構(gòu)工程師與研究工作者在從事巖土地基與混凝土結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)計(jì)算中應(yīng)用參考，也可供高等院校土木、水利工程的教師、研究生教學(xué)參考。

作者簡(jiǎn)介

　　張楚漢，男，廣東梅州人，1933年生，1957年清華大學(xué)水利工程系本科畢業(yè)，1965年清華大學(xué)水利工程系研究生（四年制）畢業(yè)，1978-1981年美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校任訪問學(xué)者。中國(guó)科學(xué)院院士，清華大學(xué)水利水電工程系教授，美國(guó)土木工程師協(xié)會(huì)會(huì)員，加拿大Concordia大學(xué)兼職客座教授，中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)榮譽(yù)會(huì)員，中國(guó)水利學(xué)會(huì)名譽(yù)理事，水利部科技委委員，國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)工程材料學(xué)部咨詢委員兼水利學(xué)科評(píng)審組組長(zhǎng)（2002-2005年）。長(zhǎng)期從事水工結(jié)構(gòu)r程與抗震研究，主持完成了三峽、二灘、小灣、溪洛渡、錦屏、拉兩瓦、大崗山、向家壩等30多項(xiàng)高壩工程靜動(dòng)力安全關(guān)鍵技術(shù)研究。發(fā)表論文1 80余篇，SCI收錄30篇，SCI他引130余篇次，與合作者撰寫專著3部，其中Numerical Modeling of Concrete Dam Foundation Reservoir Systems為英文版清華大學(xué)學(xué)術(shù)專著。獲國(guó)家自然科學(xué)三等獎(jiǎng)，全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)，國(guó)家優(yōu)秀教學(xué)成果一等獎(jiǎng)，國(guó)家教委科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)，電力部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)等共9項(xiàng)。已指導(dǎo)博士生20余名獲得博士學(xué)位?！　〗鸱迥?，貴州遵義人，1966年生，1987年清華大學(xué)水利工程系本科畢業(yè)，1992年清華大學(xué)水利水電工程系博士研究生畢業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位。清華大學(xué)水利水電工程系教授，博士生導(dǎo)師。水沙科學(xué)與水利水電工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室高壩結(jié)構(gòu)首席研究員，清華一前田先進(jìn)建設(shè)技術(shù)研究中心主任，清華大學(xué)學(xué)位委員會(huì)委員兼水利工程學(xué)位分委員會(huì)主席。主要從事水工結(jié)構(gòu)高壩抗震，結(jié)構(gòu)分析以及新型混凝土等研究，已發(fā)表論文150余篇。近年來主持的項(xiàng)目有：國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“西部強(qiáng)震區(qū)高拱壩抗震功能設(shè)計(jì)的若干基礎(chǔ)理論研究”，以及小灣、溪洛渡、錦屏、二灘、拉西瓦、構(gòu)皮灘、大岡山、白鶴灘、金安橋等重大水利樞紐的科技攻關(guān)研究。獲國(guó)家自然科學(xué)三等獎(jiǎng)，國(guó)家教育科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)，天津市自然科學(xué)三等獎(jiǎng)等多項(xiàng)科技獎(jiǎng)勵(lì)；還獲得教育部高等學(xué)校優(yōu)秀青年教師獎(jiǎng)，北京市高等學(xué)校教學(xué)名師獎(jiǎng)、北京市茅以升青年科技獎(jiǎng)，水利部青年科技英才獎(jiǎng)等多項(xiàng)個(gè)人獎(jiǎng)勵(lì)。已申請(qǐng)專利7項(xiàng)。已指導(dǎo)博上生5名獲得博士學(xué)位?！　『钇G麗，女，內(nèi)蒙古赤峰人，1977年生，2000年清華大學(xué)水利水電工程系本科畢業(yè)，2006年清華大學(xué)水利水電工程系博士研究生畢業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位。主要從事非連續(xù)數(shù)值方法在水工結(jié)構(gòu)及巖石力學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究?！　≈茉?，男，廣東惠州人，1975年生，1999年清華大學(xué)水利水電工程系本科畢業(yè)，2004年清華大學(xué)水利水電工程系博士研究生畢業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位。2006年至今于香港大學(xué)土木工程系做博士后研究工作。主要從事水工結(jié)構(gòu)，巖土力學(xué)與工程相關(guān)方向的研究，已發(fā)表論文20余篇。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 巖石和混凝土材料結(jié)構(gòu)的力學(xué)特征1.2 巖石和混凝土力學(xué)離散?接觸?斷裂問題1.2.1 介質(zhì)離散1.2.2 巖石和混凝土的接觸力學(xué)模型1.2.3 巖石和混凝土非線性斷裂行為1.2.4 巖石和混凝土的應(yīng)變軟化與局部化的損傷斷裂特征1.3 巖石和混凝土結(jié)構(gòu)分析的計(jì)算數(shù)值方法1.3.1 連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法1.3.2 非連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法1.4 巖石和混凝土力學(xué)的前沿問題1.5 本書的框架與內(nèi)容簡(jiǎn)介參考文獻(xiàn)第2章 介質(zhì)離散幾何切割方法與算法2.1 概述2.2 表征空間多面體的拓?fù)潢P(guān)系與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.2.1 空間多面體的拓?fù)潢P(guān)系2.2.2 空間多面體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)2.3 自動(dòng)剖分算法的基本思想及實(shí)現(xiàn)2.3.1 自動(dòng)剖分算法的基本思想2.3.2 新交點(diǎn)與新有向邊的生成2.3.3 環(huán)路搜索2.3.4 有向面生成2.3.5 體的搜索2.4 空間多面體自動(dòng)剖分實(shí)例2.4.1 用空間平面（視為無限大）切割2.4.2 用有界空間平面切割凹多面體巖塊參考文獻(xiàn)第3章 二維變形體離散單元法3.1 概述3.2 二維變形體離散元基本原理3.2.1 接觸檢索和接觸本構(gòu)關(guān)系3.2.2 變形塊體本構(gòu)關(guān)系3.2.3 節(jié)點(diǎn)動(dòng)力平衡方程3.2.4 二維變形體離散單元法的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.2.5 二維變形體離散單元法的基本算法3.3 二維變形體離散單元法中地應(yīng)力的模擬3.4 有限差分三角形網(wǎng)格的自動(dòng)剖分3.4.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)3.4.2 算法描述3.4.3 有效性測(cè)試和參數(shù)選擇3.5 二維變形體離散單元法模型的數(shù)值模型與試驗(yàn)驗(yàn)證3.5.1 剛性塊體激振試驗(yàn)3.5.2 砌石拱的穩(wěn)定分析參考文獻(xiàn)第4章 二維變形體離散單元法的擴(kuò)展4.1 離散元流變模型4.1.1 巖石和巖體的流變特性4.1.2 巖石流變模型概述4.1.3 考慮結(jié)構(gòu)面流變的離散單元模型4.2 離散元結(jié)構(gòu)?滲流耦合模型4.2.1 離散元滲流模型的基本思路4.2.2 裂隙網(wǎng)絡(luò)滲流模型的計(jì)算4.2.3 飽和/非飽和滲透系數(shù)的確定4.2.4 滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)的耦合4.2.5 離散元結(jié)構(gòu)?滲流耦合模型的計(jì)算流程4.3 二維離散單元法擴(kuò)展模型的數(shù)值與試驗(yàn)驗(yàn)證4.3.1 離散元結(jié)構(gòu)面蠕變力學(xué)性能驗(yàn)證4.3.2 離散元結(jié)構(gòu)面應(yīng)力松弛力學(xué)性能驗(yàn)證4.3.3 離散元飽和/非飽和滲流模型在正交網(wǎng)絡(luò)滲流試驗(yàn)中的驗(yàn)證分析參考文獻(xiàn)第5章 基于變形等效的離散元——?jiǎng)傮w彈簧元方法5.1 概述5.2 空間多面體的幾何與物理特性參數(shù)描述5.2.1 體積和形心5.2.2 慣性張量5.3 空間凸多面體接觸檢索5.3.1 空間凸多面體接觸關(guān)系分類5.3.2 空間多面體角邊修圓5.3.3 接觸關(guān)系檢索5.4 三維剛體彈簧元方法基本力學(xué)原理5.4.1 塊體接觸模型及接觸力分析5.4.2 塊體的運(yùn)動(dòng)分析5.4.3 塊體幾何參量更新5.4.4 三維剛體彈簧元方法等效原則5.5 三維剛體彈簧元方法程序?qū)崿F(xiàn)5.5.1 動(dòng)態(tài)順序線性鏈表5.5.2 主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)5.6 三維剛體彈簧元方法模型的數(shù)值驗(yàn)證5.6.1 懸臂梁受均勻荷載作用5.6.2 拱圈受均勻徑向荷載作用參考文獻(xiàn)第6章 三維變形體離散元法6.1 概述6.2 空間凸多面體接觸檢索6.2.1 接觸檢索粗判6.2.2 接觸檢索細(xì)判——公共面接觸檢索方法6.3 三維變形體離散元法基本原理6.3.1 接觸模型和接觸力分析6.3.2 變形塊體彈性應(yīng)力與節(jié)點(diǎn)力6.3.3 節(jié)點(diǎn)動(dòng)力平衡方程6.3.4 參數(shù)選取分析6.3.5 簡(jiǎn)單算例6.4 三維變形體離散元法數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)6.4.1 塊體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)6.4.2 接觸數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)6.5 三維變形體離散元法的網(wǎng)格自動(dòng)剖分參考文獻(xiàn)第7章 三維模態(tài)變形體離散元方法7.1 模態(tài)變形體離散元的運(yùn)動(dòng)學(xué)描述7.1.1 剛體運(yùn)動(dòng)7.1.2 變形7.2 模態(tài)變形體離散元方法7.2.1 塊體的空間平動(dòng)7.2.2 塊體的轉(zhuǎn)動(dòng)7.2.3 塊體的變形7.3 接觸力求解7.3.1 點(diǎn)接觸模型7.3.2 面接觸模型7.4 求解流程7.5 模態(tài)變形體離散元對(duì)變形模擬的驗(yàn)證算例7.5.1 簡(jiǎn)單模態(tài)變形體離散元的計(jì)算7.5.2 二階模態(tài)變形體離散元的計(jì)算7.6 模態(tài)變形體離散元對(duì)離散塊體運(yùn)動(dòng)模擬的驗(yàn)證算例7.7 梅花拱壩破壞過程仿真算例7.7.1 模型的建立7.7.2 有限元與三維模態(tài)變形體離散元計(jì)算比較7.7.3 梅花拱壩破壞過程仿真參考文獻(xiàn)第8章 其他非連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法8.1 顆粒體離散元法（PFC）8.1.1 三維顆粒體離散元接觸模型和接觸力分析8.1.2 運(yùn)動(dòng)分析8.1.3 顆粒材料的應(yīng)力?應(yīng)變分析8.1.4 顆粒體離散元應(yīng)用實(shí)例8.2 非連續(xù)變形分析方法8.2.1 非連續(xù)變形分析理論概要8.2.2 二維非連續(xù)變形分析8.2.3 三維非連續(xù)變形分析參考文獻(xiàn)第9章 巖體結(jié)構(gòu)面接觸本構(gòu)關(guān)系9.1 概述9.2 巖體結(jié)構(gòu)面二維本構(gòu)模型9.2.1 法向單調(diào)加載本構(gòu)模型9.2.2 法向循環(huán)加載本構(gòu)模型9.2.3 切向單調(diào)加載本構(gòu)模型9.2.4 切向循環(huán)加載本構(gòu)模型9.2.5 二維接觸剛度矩陣9.2.6 屈服準(zhǔn)則與加、卸載準(zhǔn)則9.2.7 模型驗(yàn)證9.3 巖體結(jié)構(gòu)面三維循環(huán)加載本構(gòu)模型9.3.1 巖體結(jié)構(gòu)面三維剪切特性9.3.2 切向循環(huán)加載本構(gòu)模型9.3.3 三維接觸剛度矩陣9.3.4 屈服準(zhǔn)則與加、卸載準(zhǔn)則9.3.5 模型參數(shù)9.3.6 模型驗(yàn)證參考文獻(xiàn)第10章 巖石和混凝土結(jié)構(gòu)面的接觸數(shù)值模型10.1 概述10.1.1 等效連續(xù)模型10.1.2 接觸邊界模型10.1.3 接觸單元模型10.1.4 不同結(jié)構(gòu)面分析力學(xué)模型的評(píng)價(jià)10.2 模擬接觸面的薄層單元模型10.2.1 本構(gòu)關(guān)系10.2.2 接觸面變形模式10.3 薄層單元的混合迭代求解10.3.1 非線性問題的求解方法10.3.2 接觸面超余應(yīng)力調(diào)整10.3.3 接觸面嵌入調(diào)整10.3.4 非線性混合迭代10.4 薄層單元模型的動(dòng)力分析10.4.1 Newmark增量法10.4.2 非線性動(dòng)力時(shí)程分析10.5 模型的驗(yàn)證10.5.1 嵌入調(diào)整算例10.5.2 滑塊算例10.5.3 土中埋管算例參考文獻(xiàn)第11章 準(zhǔn)脆性材料非線性斷裂力學(xué)11.1 概述11.2 準(zhǔn)脆性材料的損傷斷裂機(jī)理11.2.1 準(zhǔn)脆性材料特征應(yīng)力?應(yīng)變關(guān)系11.2.2 準(zhǔn)脆性材料的損傷斷裂機(jī)理與破壞特征11.3 準(zhǔn)脆性材料經(jīng)典斷裂力學(xué)11.3.1 線彈性斷裂力學(xué)簡(jiǎn)介11.3.2 修正的線彈性斷裂力學(xué)模型11.4 準(zhǔn)脆性材料非線性斷裂力學(xué)的發(fā)展11.4.1 分離式裂縫模型的發(fā)展——虛擬裂縫模型11.4.2 彌散式裂縫模型的發(fā)展——鈍斷裂帶模型11.4.3 非線性斷裂力學(xué)模型基本要素參考文獻(xiàn)第12章 彌散式斷裂帶裂縫模型（一）——固定裂縫模型12.1 概述12.2 彌散式裂縫模型的有限元平衡方程12.3 傳統(tǒng)彌散式裂縫模型簡(jiǎn)介12.4 基于全量關(guān)系描述的固定裂縫模型12.4.1 本構(gòu)模型12.4.2 切線剛度矩陣12.4.3 折減系數(shù)定義與加、卸載準(zhǔn)則12.4.4 基于增量關(guān)系描述的固定裂縫模型12.4.5 折減系數(shù)演化描述12.4.6 增量、全量關(guān)系兩類模型比較分析12.5 數(shù)值算例12.5.1 單軸拉伸構(gòu)件試驗(yàn)?zāi)M12.5.2 單邊裂紋緊湊拉伸構(gòu)件試驗(yàn)?zāi)M參考文獻(xiàn)第13章 彌散式斷裂帶裂縫模型（二）——旋轉(zhuǎn)裂縫模型13.1 概述13.2 旋轉(zhuǎn)裂縫模型13.2.1 本構(gòu)模型13.2.2 切線剛度矩陣13.2.3 折減系數(shù)演化描述13.2.4 唯一解要求與應(yīng)力鎖現(xiàn)象分析13.3 固定裂縫與旋轉(zhuǎn)裂縫模型比較分析13.3.1 固定裂縫模型基本力學(xué)特征13.3.2 旋轉(zhuǎn)裂縫模型基本力學(xué)特征13.3.3 固定、旋轉(zhuǎn)裂縫模型比較分析13.4 數(shù)值模擬算例13.4.1 楔入劈拉試驗(yàn)數(shù)值模擬13.4.2 四點(diǎn)剪切梁試驗(yàn)數(shù)值模擬參考文獻(xiàn)第14章 分離式裂縫模型14.1 概述14.2 分離式裂縫模型的基本概念14.2.1 分離式裂縫模型的基本力學(xué)方程14.2.2 分離式裂縫的離散網(wǎng)格14.3 虛擬裂縫模型14.3.1 虛擬裂縫模型的數(shù)值實(shí)現(xiàn)14.3.2 軟化力學(xué)行為描述14.4 內(nèi)聚力裂縫模型14.4.1 界面基本變形力學(xué)特征14.4.2 內(nèi)聚力裂縫模型的數(shù)值實(shí)現(xiàn)14.5 數(shù)值模擬算例14.5.1 單邊切口非對(duì)稱彎梁試驗(yàn)數(shù)值模擬14.5.2 單邊切口四點(diǎn)剪切梁試驗(yàn)數(shù)值模擬參考文獻(xiàn)第15章 非局部化損傷斷裂模型15.1 概述15.2 非局部化模型概述15.2.1 積分型非局部化模型15.2.2 梯度模型15.2.3 積分型非局部化與梯度模型比較15.3 積分型非局部化損傷模型15.3.1 非局部化損傷模型的數(shù)學(xué)描述15.3.2 一致切線剛度矩陣的推導(dǎo)15.3.3 算例分析15.4 梯度損傷模型15.4.1 梯度損傷模型基本方程15.4.2 梯度損傷模型的增量迭代求解15.4.3 算例分析參考文獻(xiàn)第16章 巖石和混凝土斷裂分析的擴(kuò)展有限元法16.1 概述16.2 基本原理16.2.1 單位分解16.2.2 擴(kuò)展有限元法16.3 擴(kuò)展有限元法的控制方程16.3.1 擴(kuò)展有限元法的控制方程16.3.2 非連續(xù)界面相互作用在擴(kuò)展有限元法中的實(shí)現(xiàn)16.4 數(shù)值積分及程序?qū)崿F(xiàn)16.4.1 預(yù)設(shè)虛節(jié)點(diǎn)法16.4.2 程序?qū)崿F(xiàn)16.4.3 數(shù)值積分16.5 數(shù)值算例16.5.1 三點(diǎn)彎梁開裂過程模擬16.5.2 單邊切口四點(diǎn)剪切梁開裂過程模擬16.5.3 水力劈裂過程模擬參考文獻(xiàn)第17章 三維變形體離散元法與彌散式裂縫模型的耦合17.1 概述17.2 三維變形體離散元與彌散裂縫模型的耦合實(shí)現(xiàn)17.2.1 彌散裂縫模型簡(jiǎn)介17.2.2 彌散裂縫模型與離散元法的耦合17.3 數(shù)值模擬算例17.3.1 巖石和混凝土材料Ⅰ型開裂17.3.2 巖石和混凝土材料Ⅰ/Ⅱ混合型開裂參考文獻(xiàn)第18章 三維變形體離散元法與分離裂縫模型的耦合18.1 概述18.2 三維變形體離散元法與分離裂縫模型的耦合實(shí)現(xiàn)18.2.1 Ⅰ型分離裂縫模型18.2.2 彌散裂縫模型和分離裂縫模型的等價(jià)性比較18.2.3 Ⅰ/Ⅱ混合型分離裂縫模型18.2.4 分離裂縫模型與離散元的耦合18.3 數(shù)值模擬算例18.3.1 準(zhǔn)脆性材料Ⅰ型開裂模擬18.3.2 準(zhǔn)脆性材料Ⅰ/Ⅱ混合型開裂模擬參考文獻(xiàn)第19章 離散元法在巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析中的應(yīng)用19.1 概述19.2 離散元蠕變模型在三峽船閘高邊坡工程的應(yīng)用19.2.1 工程概況19.2.2 三峽船閘高邊坡的基本計(jì)算條件19.2.3 三峽船閘高邊坡卸荷變形及穩(wěn)定分析19.3 離散元法在三峽船閘高邊坡動(dòng)力穩(wěn)定分析中的應(yīng)用19.3.1 計(jì)算條件19.3.2 三峽船閘高邊坡的動(dòng)力響應(yīng)和穩(wěn)定性分析19.4 離散元飽和/非飽和滲流模型在龍灘水電站邊坡穩(wěn)定分析中的應(yīng)用19.4.1 工程概況19.4.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件19.4.3 計(jì)算條件19.4.4 龍灘水電站邊坡滲流與穩(wěn)定分析參考文獻(xiàn)第20章 離散-斷裂模型在高壩-地基破壞分析中的應(yīng)用20.1 概述20.2 應(yīng)用剛體彈簧元法進(jìn)行瑪爾帕塞拱壩破壞仿真分析20.2.1 瑪爾帕塞拱壩20.2.2 瑪爾帕塞拱壩失穩(wěn)機(jī)理的研究20.3 應(yīng)用三維變形離散元法研究拱壩?地基系統(tǒng)整體抗滑穩(wěn)定20.3.1 溪洛渡拱壩介紹及計(jì)算模型20.3.2 溪洛渡拱壩?地基系統(tǒng)靜力抗滑穩(wěn)定分析20.4 應(yīng)用離散?斷裂耦合模型分析Koyna重力壩動(dòng)力破損20.4.1 非線性斷裂力學(xué)的動(dòng)力計(jì)算模型20.4.2 工程概況及已有的相關(guān)研究20.4.3 線彈性動(dòng)力計(jì)算20.4.4 Koyna壩動(dòng)力破損過程分析參考文獻(xiàn)第21章 應(yīng)用非線性斷裂力學(xué)模型分析K-lnbrein拱壩壩踵開裂21.1 概述21.2 工程概況和開裂行為21.3 已有的相關(guān)研究及評(píng)論21.4 計(jì)算模型及方法21.4.1 計(jì)算模型及工況21.4.2 斷裂模型及計(jì)算方法21.5 計(jì)算結(jié)果的分析比較21.5.1 三維旋轉(zhuǎn)裂縫模型計(jì)算結(jié)果21.5.2 三維固定裂縫模型計(jì)算結(jié)果21.5.3 計(jì)算結(jié)果比較分析參考文獻(xiàn)第22章 應(yīng)用接觸模型分析重力壩靜動(dòng)力抗滑穩(wěn)定22.1 工程概況與計(jì)算模型22.1.1 工程概況22.1.2 數(shù)值計(jì)算模型22.1.3 計(jì)算荷載與加載方式22.1.4 計(jì)算參數(shù)22.2 靜力分析22.3 動(dòng)力分析22.4 安全系數(shù)的討論22.5 小結(jié)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第1章 緒論　　1.1 巖石和混凝土材料結(jié)構(gòu)的力學(xué)特征　　對(duì)巖石和混凝土作為天然與人工準(zhǔn)脆性材料的力學(xué)行為研究是現(xiàn)代計(jì)算固體力學(xué)中一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的領(lǐng)域。巖石和混凝土組成的工程結(jié)構(gòu)，如高壩、橋梁、海洋平臺(tái)、核電站、隧道、地下廠房、坑道以及它們的地基基礎(chǔ)、邊坡等，是人類基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中重要的組成部分。自20世紀(jì)70年代以來，人們對(duì)巖石和混凝土及其工程結(jié)構(gòu)的研究和認(rèn)知經(jīng)歷了從線彈性力學(xué)發(fā)展到非線性、彈塑性、損傷斷裂力學(xué)；從連續(xù)介質(zhì)力學(xué)發(fā)展到非連續(xù)介質(zhì)的離散力學(xué)；從均質(zhì)各向同性介質(zhì)發(fā)展到非均質(zhì)各向異性介質(zhì)；從小變形假設(shè)發(fā)展到大變形破壞過程仿真；從宏觀力學(xué)模型到探索細(xì)觀(微觀)力學(xué)行為的機(jī)理以及建立兩者之間的等效關(guān)系。上述諸方面的長(zhǎng)足進(jìn)展主要依賴于現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)水平的迅速發(fā)展以及數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科和地質(zhì)、巖土、材料、流體力學(xué)、固體力學(xué)、試驗(yàn)力學(xué)等應(yīng)用與工程學(xué)科的進(jìn)步。巖石和混凝土材料及其工程結(jié)構(gòu)力學(xué)行為研究的主要特征有：天然巖體中的斷層、節(jié)理、裂　　隙隨機(jī)分布，其幾何與力學(xué)參數(shù)具有統(tǒng)計(jì)特征，混凝土結(jié)構(gòu)中的微裂縫組成也具有類似特點(diǎn)。由于這些非連續(xù)結(jié)構(gòu)面具有一定的連通率，它們是屬于連續(xù)與離散(或局部離散)的耦合介質(zhì)，巖石、混凝土結(jié)構(gòu)如高壩、水電站、海岸工程、地下工程等處于水體與滲流環(huán)境中，一般屬于飽和或非飽和滲流與巖體、混凝土結(jié)構(gòu)的多相耦合問題。由于巖體的層狀構(gòu)造與結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀的方向性，巖體具有各向異性，對(duì)碾壓式混凝土也具有成層各向異性特征。天然巖體在長(zhǎng)期地質(zhì)與水文環(huán)境下產(chǎn)生的微裂紋、缺陷以及混凝土在自身變形與溫度荷載作用下骨料界面存在著初始微裂紋損傷，這類材料在破壞機(jī)制上存在局部化現(xiàn)象，并導(dǎo)致應(yīng)變軟化的本構(gòu)特征。因此巖石和混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為從小變形到大變形的全過程仿真涉及材料本構(gòu)關(guān)系模型的合理選擇、損傷斷裂模擬、界面接觸檢索方法與有效的計(jì)算求解技術(shù)等，只有綜合解決上述關(guān)鍵技術(shù)才能合理地進(jìn)行巖石和混凝土結(jié)構(gòu)的破壞過程仿真。

圖書封面

圖書標(biāo)簽Tags

無

評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

---

    巖石和混凝土離散-接觸-斷裂分析 PDF格式下載

---