巖石力學(xué)-實(shí)驗(yàn)報(bào)告

巖石力學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉運(yùn)用巖石力學(xué)的phase軟件；2、運(yùn)用巖石力學(xué)的基本理論，來(lái)計(jì)算某地的地應(yīng)力值。二、實(shí)驗(yàn)軟件1、巖石力學(xué)phase軟件；2、autoCAD2006;3、matlab6.5軟件；4、microsoftoffice2003軟件。三、實(shí)驗(yàn)方法與步驟1、選取九龍河溪古水電站地質(zhì)構(gòu)造帶作為實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，并用運(yùn)用autoCAD軟件繪制將該地區(qū)的斷層、節(jié)理等地質(zhì)構(gòu)造單元；2、在phase軟件中導(dǎo)入已繪制各種邊界（斷裂邊界、材料邊界、boundry）；3、進(jìn)行網(wǎng)格劃分；4、定義材料，并將所計(jì)算的模型設(shè)置正確的材料顏色；5、運(yùn)用matlab軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和計(jì)算；5.1、已知理塘、雅江、呷巴、長(zhǎng)河壩、乾寧的最大主應(yīng)力及最小主應(yīng)力，利用工程力學(xué)的力學(xué)計(jì)算方法，將已知應(yīng)力點(diǎn)的σ1、σ3、最大主應(yīng)力方向轉(zhuǎn)換成σx、σy、τxy、τyx.可得出如表1所示的的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：地名σxσyτxyx坐標(biāo)y坐標(biāo)理塘7.4025735.897427311.96052-16.235214.604雅江5.3528235.9671774080.76029-8.735214.604呷巴4.5533735.1466269140.044861.739314.0014長(zhǎng)河壩3.1198516.090149320.425867.322213.0728乾寧2.8830263.226973920.56961-0.381520.9622表格1：將σ1、σ3轉(zhuǎn)化為σx、σy的數(shù)據(jù)表5.2、運(yùn)用matlab軟件編程，求出各個(gè)地區(qū)的ν、λ、α值令E=E;v=ν；l=λ；a=α；Yanshi1的源程序：E=input('請(qǐng)輸入E的值:');v=input('請(qǐng)輸入v的值:');G=E/[2*(1+v)]l=E*v/[(1+v)*(1-2*v)]a=l+2*G對(duì)于⑤古生代到三疊紀(jì)的變質(zhì)分布有：E=12500MPa，0.22運(yùn)行matlab程序：yanshi1請(qǐng)輸入E的值:12500請(qǐng)輸入v的值:0.22G=5.1230e+003l=4.0252e+003a=1.4271e+004即求得理塘G=370.3704；l=864.1975；a=1.6049e+0035.3、在利用autoCAD的測(cè)量距離方法，得出理塘、雅江、呷巴、長(zhǎng)河壩、乾寧的坐標(biāo)，求得的數(shù)據(jù)如表2：地名E(MPa)μλGαx坐標(biāo)y坐標(biāo)理塘125000.224025.17565122.9508214271.08-121764109530雅江125000.224025.17565122.9508214271.08-65514109530呷巴125000.224025.17565122.9508214271.0813044.75105011長(zhǎng)河壩125000.224025.17565122.9508214271.0854916.598046乾寧125000.224025.17565122.9508214271.08-2861.25157217表格2：各個(gè)地區(qū)的x,y坐標(biāo)5.4、建立matlab的矩陣模型，求出系數(shù)A1,A2,A3,A4,A5,B1,B2,B3,B4,B5Matlab的矩陣模型如下：A=[α02*α*X0a*Y0λ02*λ*Yλ*Xλ02*λ*X0λ*Y0α02*α*Yα*X0102*YX102*X0Y];b=[σx;σy;τxy/G];A*x=b；即可得如下的系數(shù)矩陣：A=[14271,0,-3475388088,0,1563111392,0,4025.2,0,881760312,-49012445314271,0,-1869900588,0,1563111392,0,4025.2,0,881760312,-26370695314271,0,372324682,0,1498604846,0,4025.2,0,845376529.2,5250792914271,0,1567426743,0,1399214466,0,4025.2,0,789309518.4,22104989614271,0,-81667225,0,2243636672,0,4025.2,0,1265655712,-115173054025.2,0,-980248906,0,440880156,0,14271,0,3126205260,-17376940444025.2,0,-527413906,0,440880156,0,14271,0,3126205260,-9349502944025.2,0,105015858,0,422688265,0,14271,0,2997209691,1861623414025.2,0,442099792,0,394654759,0,14271,0,2798625024,7837133724025.2,0,-23034610,0,632827856,0,14271,0,4487273343,-408336120,1,0,219060,-121764,1,0,-243528,0,1095300,1,0,219060,-65514,1,0,-131028,0,1095300,1,0,210021,13044.8,1,0,26089.6,0,105010.50,1,0,196092,54916.5,1,0,109833,0,980460,1,0,314433,-2861.3,1,0,-5722.6,0,157216.5];b=[-5.89743;-5.96718;-5.14663;-6.09015;-3.22697;-7.4026;-5.3528;-4.5534;-3.1199;-2.883;0.000382689;0.000148407;0.000008756;0.000083127;0.000111185];5.5、利用以上模型來(lái)求解，從中任意選取10組可求A1,A2,A3,A4,A5和B1,B2,B3,B4,B5的值分別如下：A1=-0.0007,A2=0,A3=-1E-10,A4=-1E-09,A5=3E-09,B1=0.00013,B2=-0.0003,B3=-2E-09,B4=6.5E-10,B5=1.7E-095.6、根據(jù)以上的系數(shù)A1,A2,A3,A4,A5,B1,B2,B3,B4,B5可將研究區(qū)域的不同坐標(biāo)值找出，利用以下式子求出σx，σy，τxy值：α*A1+2αX*A3+αY*A5+λ*B2+2λY*B4+λX*B5=σxλ*A1+2λX*A3+λY*A5+α*B2+2αY*B4+αX*B5=σyB1+2X*B3+Y*B5+A2+2Y*A4+X*A5=τxy/G求得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3：XYσxσyτxy-270030.1-30000026.1019082723.443972-3.3845051-248837-30000026.0187855322.919628-3.1933399-236123.4-30000025.9689211422.60508-3.0786621-196566.8-30000025.8137738721.6264-2.7218553-184185.2-30000025.7652113321.320064-2.6101715-153965.8-30000025.6466860720.572399-2.3375878-123746.4-30000025.5281608119.824733-2.0650041-93526.95-30000025.4096355519.077067-1.7924204-60145.15-30000025.278706918.25116-1.4913115-26763.34-30000025.1477782617.425253-1.19020256618.4692-30000025.0168496116.599346-0.889093645416.512-30000024.8646776515.639435-0.539129473948.703-30000024.7527699514.933514-0.2817648104011.98-30000024.634857114.189711-0.0105895134075.26-30000024.5169442513.4459090.26058577164138.53-30000024.399031412.7021060.53176105175764.95-30000024.3534307912.4144540.63663307217176.63-30000024.1910077211.3898781.01017268258588.32-30000024.0285846510.3653021.38371229-300000267798.0381-0.9138556976.8671631-3.0855215-300000235596.07620.6249763837.8493492-3.1178096-300000203394.11432.1638084638.8315352-3.1500977-300000158059.48854.33020990210.214278-3.1955536-300000124366.99785.94026973911.241926-3.2293362-30000090674.507127.55032957612.269575-3.2631188-30000056982.016449.16038941313.297223-3.2969014-30000042538.324659.85060873513.737767-3.3113838-30000010072.4238211.4020536414.728004-3.3439365-300000-22393.47712.9534985415.71824-3.3764892-300000-49054.759214.2275586916.531431-3.4032218-300000-75716.041315.5016188417.344622-3.4299544-300000-113096.70117.2879248618.484762-3.4674351-300000-150477.36119.0742308819.624903-3.5049157-300000-187858.02120.860536920.765043-3.5423964-300000-225238.6822.6468429221.905184-3.579877-300000-262619.3424.4331489523.045324-3.6173577-300000-30000026.2194549724.185465-3.6548383表格3：不同坐標(biāo)的應(yīng)力值5.7、在Phase中設(shè)定邊界應(yīng)力值導(dǎo)入所求的模型，即可得到所需的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。模型如圖1所示：圖1：實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛨D四、實(shí)驗(yàn)成果由以上的模型，在phase軟件中經(jīng)過(guò)計(jì)算，可建立如下圖所示的成果：圖2：maximumshearstrain圖圖3：strengthfactor圖五、實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題及心得體會(huì)本題是巖石力學(xué)的基本實(shí)驗(yàn)之一，旨在通過(guò)學(xué)習(xí)了一些巖石力學(xué)的基本知識(shí)，來(lái)實(shí)地計(jì)算某地的地應(yīng)力。本題以九龍河溪古水電站地質(zhì)構(gòu)造為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)，來(lái)對(duì)該地區(qū)的地應(yīng)力值進(jìn)行了定量的計(jì)算。實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，由于是第一次接觸巖石力學(xué)phase軟件，也遇到了一定的問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)可以概括如下：1、工程力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)得不是特別的扎實(shí)，致使在已知了理塘、雅江、呷巴、長(zhǎng)河壩、乾寧的最大主應(yīng)力及最小主應(yīng)力后，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)花了一定的時(shí)間，利用公式花費(fèi)了一定的時(shí)間，此題可用應(yīng)力圓的方法來(lái)計(jì)算，使問(wèn)題得到一定的簡(jiǎn)化。2、由于知識(shí)的局限性，所學(xué)的matlab知識(shí)也不是特別的熟練。此題本來(lái)也可以excel來(lái)解決問(wèn)題，求解線性方程組也有一定的方便，但關(guān)于這方面的知識(shí)自己學(xué)得不是特別的精通，致使用了matlab軟件來(lái)解決。本題在一定的程度上也反映matlab的局限性，如在求解的過(guò)程中，可從中選取任意15個(gè)線性方程組中的10組數(shù)據(jù)來(lái)解決需要求的系數(shù)A1,A2,A3,A4,A5,B1,B2,B3,B4,B5。但matlab不能夠顯示數(shù)據(jù)過(guò)于小的數(shù)據(jù)，因此在運(yùn)行的過(guò)程中，會(huì)遇到顯示-Inf的情況，此方式就表示了在matlab的情況下，不能正常的顯示數(shù)據(jù)。如果采用excel來(lái)解決問(wèn)題，或許不會(huì)遇到這樣類似的問(wèn)題。3、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)計(jì)算模型的思路不清晰。致使在做題的過(guò)程中，在得出一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之后，不能進(jìn)行下一步的正確操作。只有在等到老師講解了一些相關(guān)的步驟之后，才會(huì)有一定的思路。同是，對(duì)模型也不是特別的清楚，由于phase軟件全部是英文的命令，所以在操作的過(guò)程