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武汉岩土所建立岩石开裂破坏过程模拟的连续-非连续软件分析系统
2017-07-24    打印 关闭

  岩石开裂破坏过程及其导致的工程灾害是深部岩石工程遇到的难点和重点,但其具体机制仍不清楚。中国科学院武汉岩土力学研究所晏飞副研究员、潘鹏志研究员等,开发完成了岩石开裂破坏过程分析模拟的二维连续-非连续细胞自动机软件系统,通过对工程中岩爆发生过程模拟,揭示岩爆孕育演化过程,获得岩爆发生机理。 

  研究人员首先建立了基于局部元胞邻居信息和非连续结构空间关系的非连续结构动态定位与跟踪方法,实现定位及数据保存局部化。分别针对岩石位移非连续特征构建非连续位移函数,实现多裂纹交叉、汇合及贯通等复杂位移非连续的精细描述。针对岩石处于压缩状态的特点,建立了非均质岩石任意位置和方向微裂纹萌生技术,岩石压剪裂纹扩展准则,以及裂纹张开、闭合与滑移等复杂行为的精细模拟方法,进一步建立多裂纹交叉、汇合与贯通理论和技术。提出了自适应超松驰元胞快速更新技术,实现更新过程中自适应更新迭代加速因子,极大提高计算效率。最后引入微震,局部能量释放率,破坏接近度等指标表征岩石开裂破坏过程的特征。 

  该软件系统可以实现非均质岩体从微裂纹萌生,到扩展,裂纹张开、闭合和滑移,直至多裂纹交叉、汇合和贯通,最后形成破坏块体的全过程模拟分析。通过岩爆实例揭示了岩爆的孕育演化机理,该软件系统对深入理解深部岩石工程灾害孕育演化过程具有重要意义,也为岩石力学研究提供一种全新的数值分析手段。 

  这一研究成果已在Rock Mechanics and Rock EngineeringComputer & GeosciencesApplied Mathematical Modelling等期刊发表。该研究得到国家自然科学基金创新群体项目(51621006)和重点项目(11232014),中国科学院国际伙伴计划—国际大科学计划培育专项(115242KYSB20160017)和中国科学院青年创新促进会(2014304)资助。 

  深部岩石工程开挖岩爆孕育演化全过程的分析结果 

 
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