非连续变形分析DDA法及在岩石力学中的应用.pdfVIP

第35卷第8期 山 西 建 筑 Vd．35No．8 2009年3月 SHANXIARCHITECTURE Mar．2009 ·3· 文章编号：1009．6825(2009)08．0003．03 * 非连续变形分析(DDA)法及在岩石力学中的应用 张丽娟 查珑珑 郭剑鸿 摘要：指出非连续变形分析(DI)A)方法是近年来发展起来的一种分析不连续介质力学的岩土工程数值模拟方法，根据 相关文献，叙述了DDA法的基本理论和求解方法，介绍了DDA法研究现状、在岩石力学及相关领域的研究和发展现状， 并对今后的发展方向提出了一些看法。 关键词：岩石力学，I)DA，现状，发展 中图分类号：TU457 文献标识码：A 0引言 可以证明，上式是块体变形的全一阶近似。 在地质历史的形成过程中，内部结构不同的岩体之间会产生 1．2．2运动学条件 滑移和相互错动，使整个系统呈现出非连续的大变形性质…。如 块体系统变形时，块体之间应满足无拉伸和无侵入的条件。 何针对该特性进行数值仿真模拟，对于岩体工程的设计和施工而 块体如果在接触处发生了侵入，则施加刚度很大的弹簧将其原路 推回；如果两块体间有了接触拉力，则撤消弹簧的作用。块体之 言，具有重要的理论和工程意义。 早期岩土工程界应用简单的块体理论来解决岩体的变形问 间的接触有三类：凸角与边、凸角与凹角、凸角与凸角。如果角点 题，将岩石块体视为刚性体，并用理论力学的方法进行受力分析， 越过了进入线，则认为发生了侵入。 判断其稳定性。这种方法简单易行，但力学模型有明显的缺陷。 1．2．3联立方程组的建立和求解 自20世纪60年代有限元法产生以来，相继建立了众多的离散模 块体系统的总势能包括块体单元的应变能、初始应力的势 型与数值方法来分析岩土工程中的非连续变形问题，其中，非连 能、点荷载和线荷载作用下的势能、体荷载势能、锚杆连接的势 Deformation 能、惯性力势能和粘性力势能等。可写成一般形式．： 续变形分析法(DiscontinuousAnalysis，简称DDA)是 ● 石根华博士于20世纪80年代末期发展起来的一种新型的数值 (3) 一一 ‘ 计算方法，在结构、岩体和土体的菲连续大变形力学过程模拟方 面发挥了较大潜力。 由最小势能原理，在势能泛函取最小值时系统达到平衡。l| aI『 1 DDA方法概述 取极值的条件是尚=o，得支配方程[K][D]={F}。 1．1基本理论 引入边界条件和块体系统的运动学条件，即可求解方程，得 DDA法将自然存在的岩体按结构面切割，形成不同的块体单 J。 到每一块体的位移与变形状态【2’3 元，通过块体的接触和几何约束形成块体系统，以各块体的位移 2 DDA理论