基于FLAC3D的巖石含水蠕變損傷模型的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用.pdf

1、巖石蠕變是巖石材料重要的力學(xué)特性之一，隨著國(guó)內(nèi)外許多地下工程的開(kāi)采水平不斷加深，巖石蠕變，特別是軟巖蠕變對(duì)工程穩(wěn)定性的影響越來(lái)越大。同時(shí)，巖石含水率的變化會(huì)使巖石的結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能發(fā)生不同程度的劣化，蠕變損傷也是巖石內(nèi)部裂隙變化的產(chǎn)物之一，兩者都會(huì)對(duì)巖石的蠕變性能產(chǎn)生不可忽視的影響。然而，目前巖石含水劣化和巖石蠕變損傷在本構(gòu)關(guān)系上耦合的研究并不完善。此外，大型數(shù)值模擬軟件FLAC3D(Fast Lagrangian Analysis of

2、 Continua)中的幾種蠕變模型既無(wú)法模擬巖石加速蠕變階段，也未考慮巖石含水率對(duì)巖石蠕變的影響，這顯然無(wú)法滿足工程中對(duì)含水巖石蠕變模擬的研究與應(yīng)用需求，在一定程度上也影響了FLAC3D的應(yīng)用范圍。因此，本文基于含水劣化效應(yīng)與蠕變損傷理論，將含水開(kāi)關(guān)元件與蠕變損傷閥值引入蠕變?cè)Ｐ停⒘藥r石含水蠕變損傷模型，實(shí)現(xiàn)了巖石含水劣化與蠕變損傷在本構(gòu)關(guān)系上的耦合。以下是論文研究的主要任務(wù)和發(fā)現(xiàn):
　　巖石含水蠕變損傷模型與軟巖的三軸

3、壓縮蠕變?cè)囼?yàn)結(jié)果取得了較好的擬合效果，驗(yàn)證了模型模擬含水巖石蠕變?nèi)^(guò)程的適用性與優(yōu)越性。通過(guò)麥夸特法+通用全局優(yōu)化(LM-UGO)算法反演出了模型參數(shù)，分析發(fā)現(xiàn)模型中的彈性模量E3和黏性系數(shù)η3隨含水率增大而減小，系數(shù)α隨含水率增大而增大的變化規(guī)律。之后在C++語(yǔ)言和FLAC3D中Fish語(yǔ)言的環(huán)境下，通過(guò)推導(dǎo)模型本構(gòu)方程的三維差分形式，并利用FLAC3D所提供的接口實(shí)現(xiàn)了模型的二次開(kāi)發(fā)，使巖石含水蠕變損傷模型的執(zhí)行效率與FLAC3D中