不連續(xù)巖體力學

10.1概述10.2離散單元法10.3關鍵塊理論1)巖體的不連續(xù)性,迫切需要新的思想和方法2)離散單元法是較有前途的方法..3)關鍵塊理論,石根華的工作,奠定了理論體系,以后林德彰做了發(fā)展.4)所有塊體理論與方法都是建立在具備節(jié)理裂隙分布的非常詳細的地質資料之上,這是巖體力學發(fā)展的最困難之處.10.1概述第10章不連續(xù)巖體力學1)基本方法:1971年Cundall提出采用離散單元法分析裂隙塊狀巖體的穩(wěn)定問題.整個巖體被分離成離散塊體的堆積，塊體假設為剛體，但表面允許有變形，塊體接觸形式為面接觸，簡化為點接觸，接觸力為：10.2離散單元法第10章不連續(xù)巖體力學10.2離散單元法第10章不連續(xù)巖體力學10.2離散單元法第10章不連續(xù)巖體力學10.2離散單元法第10章不連續(xù)巖體力學塊體間相互運動遵循如圖所示規(guī)律?？紤]兩個塊體i，j的相互運動關系，設：塊i的重心坐標為（Xi，Yi）塊j的重心坐標為（Xj，Yj）接觸點C的坐標為（Xc，Yc）接觸點C的位移增量整體坐標局部坐標與整體坐標的變換塊體接觸點上的作用力法向力,切向力法向阻尼力與切向阻尼力10.2離散單元法第10章不連續(xù)巖體力學塊體間作用關系的判別:a)若Fnc<0表示拉開,計算中按無拉力原則分析b)若abs(Fsc>*Fnc表示接觸點滑移,此時按滑移力滿足摩擦定理分析.進行局部坐標向整體坐標的變換10.2離散單元法第10章不連續(xù)巖體力學10.2離散單元法第10章不連續(xù)巖體力學當塊體作用其它外力時均計入荷載,并獲得塊體的總荷載.對所有與塊I接觸的塊體求和.其它塊均如此,即可獲得所有塊體的合力.按牛頓運動定理,得方程(1):中心差分得(2)(1)(2)10.2離散單元法第10章不連續(xù)巖體力學對(2)式積分得(3):(3)(2)與(3)式一起構成求解的代數方程.計算過程:首先計算在△t1中各個塊體在外力的作用下,其位置發(fā)生的變化,進而計算△t2中,根據△t1中塊體由位置上的變化而產生的脫離,嵌入和切向位移,計算各個塊體上作用力的變化,以及由此而產生位移后的新位置,依次迭代下去.10.2離散單元法第10章不連續(xù)巖體力學2)離散元法的計算參數a)法向剛度系數kn取為巖體彈性模量;b)法向粘滯系數取k是剛度系數,是比例阻尼系數,其量綱是時間,相當于動力學中Rayleigh阻尼.c)剪切剛度ks和剪切粘滯系數s,日本學者建議:ks=skn,0<s<1,s=0.25為好.d)摩擦系數由實驗確定;e)阻尼系數由實驗確定.10.2離散單元法第10章不連續(xù)巖體力學3)離散單元法的實例分析10.2離散單元法第10章不連續(xù)巖體力學模擬開挖塊體模擬開挖塊體12,17水平移動23,24,30,31沿坡面滑動2,5,6沿坡面下滑發(fā)展:由石根華提出.1)關鍵塊的定義:本身在幾何形狀上具備滑動可能的塊體稱為關鍵塊.石根華提出:如何根據已知節(jié)理的傾角、傾向等勘測資料利用分析方法，找出那些具備滑動可能的關鍵塊。定義節(jié)理錐（Jp）：多個節(jié)理面所包絡空間的共同部分，若有，則否則開挖錐（Ep):開挖自由面包圍的的空間切割錐(Bp):10.3關鍵塊理論第10章不連續(xù)巖體力學塊體運動定律:當一凸形塊體,其