第10章--不连续岩体力学课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第10章 不连续岩体力学,10.1 概述,10.2 离散单元法,10.3 关键块理论,第10章 不连续岩体力学10.1 概述,1,1)岩体的不连续性,迫切需要新的思想和方法,2)离散单元法是较有前途的方法.,3)关键块理论,石根华的工作,奠定了理论体系,以后林德彰做了发展.,4)所有块体理论与方法都是建立在具备节理裂隙分布的非常详细的地质资料之上,这是岩体力学发展的最困难之处.,10.1 概述,第10章 不连续岩体力学,1)岩体的不连续性,迫切需要新的思想和方法10.1 概述,2,1)基本方法:1971年Cundall,提出采用离散单元法分析裂隙块状岩体的稳定问题.,整个岩体被分离成离散块体的堆积，块体假设为刚体，但表面允许有变形，块体接触形式为面接触，简化为点接触，接触力为：,10.2 离散单元法,第10章 不连续岩体力学,1)基本方法:1971年Cundall提出采用离散单元法,3,10.2 离散单元法,第10章 不连续岩体力学,10.2 离散单元法第10章 不连续岩体力学,4,10.2 离散单元法,第10章 不连续岩体力学,10.2 离散单元法第10章 不连续岩体力学,5,10.2 离散单元法,第10章 不连续岩体力学,块体间相互运动遵循如图所示规律。,考虑两个块体,i，j的相互运动关系，,设：块 i 的重心坐标为 （X,i,，Y,i,）,块 j 的重心坐标为 （X,j,，Y,j,）,接触点C的坐标为 （X,c,，Y,c,）,10.2 离散单元法第10章 不连续岩体力学块体间相互运动遵,6,接触点C的位移增量,整体坐标,局部坐标与整体坐标的变换,块体接触点上的作用力,法向力,切向力,法向阻尼力与切向阻尼力,10.2 离散单元法,第10章 不连续岩体力学,接触点C的位移增量10.2 离散单元法第10章 不连续岩体力,7,块体间作用关系的判别:,a)若F,n,c,*F,n,c,表示接触点滑移,此时按滑移力满足摩擦定理分析.,进行局部坐标向整体坐标的变换,10.2 离散单元法,第10章 不连续岩体力学,块体间作用关系的判别:10.2 离散单元法第10章 不连续岩,8,10.2 离散单元法,第10章 不连续岩体力学,10.2 离散单元法第10章 不连续岩体力学,9,当块体作用其它外力时均计入荷载,并获得块体的总荷载.,对所有与块I接触的块体求和.,其它块均如此,即可获得所有块体的合力.,按牛顿运动定理,得方程(1):中心差分得(2),(1)(2),10.2 离散单元法,第10章 不连续岩体力学,当块体作用其它外力时均计入荷载,并获得块体的总荷载.10.2,10,对(2)式积分得(3):,(3),(2)与(3)式一起构成求解的代数方程.,计算过程:首先计算在t,1,中各个块体在外力的作用下,其位置发生的变化,进而计算t,2,中,根据t,1,中块体由位置上的变化而产生的脱离,嵌入和切向位移,计算各个块体上作用力的变化,以及由此而产生位移后的新位置,依次迭代下去.,10.2 离散单元法,第10章 不连续岩体力学,对(2)式积分得(3):10.2 离散单元法第10章 不连续,11,2)离散元法的计算参数,a)法向刚度系数k,n,取为岩体弹性模量;,b)法向粘滞系数取 k是刚度系数,是比例阻尼系数,其量纲是时间,相当于动力学中Rayleigh阻尼.,c)剪切刚度k,s,和剪切粘滞系数,s,日本学者建议:k,s,=sk,n,0s1,s=0.25为好.,d)摩擦系数由实验确定;,e)阻尼系数由实验确定.,10.2 离散单元法,第10章 不连续岩体力学,2)离散元法的计算参数10.2 离散单元法第10章 不,12,3)离散单元法的实例分析,10.2 离散单元法,第10章 不连续岩体力学,模拟开挖块体,模拟开挖块体,12,17水平移动,23,24,30,31沿坡面滑动,2,5,6沿坡面下滑,3)离散单元法的实例分析10.2 离散单元法第10章 不连续,13,发展:由石根华提出.,1)关键块的定义:本身在几何形状上具备滑动可能的块体称为关键块.,石根华提出:如何根据已知节理的倾角、倾向等勘测资料利用分析方法，找出那些具备滑动可能的关键块。,定义节理锥（Jp）：多个节理面所包络空间的共同部分，若有，则 否则,开挖锥（Ep):开挖自由面包围的的空间,切割锥(Bp):,10.3 关键块理论,第10章 不连续岩体力学,发展:由石根华提出.10.3 关键块理论第10章 不连续岩,14,块体运动定律:当一凸形块体,其切割锥是空,而节理锥非空,此块体可移动.,数学表达式:,有解,无解,10.3 关键块理论,第10章 不连续岩体力学,块体运动定律:当一凸形块体,其切割锥是空,而节理锥非空,此块,15,10.3 关键块理论,第10章 不连续岩体力学,10.3 关键块理论第10章 不连续岩体力学,16,