岩石（土）类材料拉张破坏的有限元法分析

1 绪论

1.1工程背景

1.2 研究背景

2 岩石拉张破坏的力学机理

2.1 岩石的特征单元分析

2.2 岩体中的应力状态

2.3 岩石的强度

2.4 岩石的变形破坏机理分析

2.5 岩石拉张破坏的判据

3 有限元模拟岩石拉张破裂的基本理论

3.1 有限元法的基本原理

3.2 二维弹性平面应力的有限元方程

3.3 岩体动力学问题求解方法

3.4 拉张破坏的开裂准则

3.5 程序框图

3.6 节点平均应力的计算

3.7 三节点三角形常单元开裂

3.8 裂纹贯通处理

3.9 开裂引起的畸形网格处理

4 岩石拉张破坏的基本算例

4.1 简支梁拉张破裂过程模拟

4.2 混凝土预制缺口梁试件断裂数值模拟

4.3 预制缺口梁铰支座下的拉张破裂过程模拟

4.4 巴西盘对径受压破坏过程模拟

4.5 圆孔结构变形破坏过程模拟

4.6 圆环结构破坏过程模拟

4.7 雁列式断层结构变形破坏过程模拟

5 工程简例

5.1 硐室拉张破坏的有限元数值模拟

5.2 岩（煤）体注水或注气过程的有限元数值模拟

5.3 拉张型冲击地压的有限元数值模拟

5.4 孤岛煤柱拉张型冲击地压的发生机理及数值模拟

5.5 煤层开采后顶板及地表拉张破裂的数值模拟

5.6 软岩边坡拉张破坏的有限元数值模拟

5.7 强震作用下边坡拉张破裂的有限元数值模拟

5.8 煤矿开采引发山体滑坡拉张破裂的数值模拟

5.9 不同坡角对重力坝坝踵裂纹扩展的影响

5.10 偏心加载T型桥拉张破坏的有限元数值模拟

5.11 岩桥破裂的数值模拟

5.12 路面结构局部松散对路面破裂的影响

5.13 残煤自燃诱发滑坡过程的数值模拟

6 岩石拉张破坏的问题探讨

6.1 不同约束对岩石破裂的影响

6.2 抗拉强度不同对岩石破裂的影响

6.3 不同加载方式对岩石破裂的影响

6.4 岩石试件拉张破裂过程中的结构调整

7 结论及展望

参考文献

岩石（土）类材料具有低抗拉的力学特性。岩石（土）工程在拉应力作用下会发生拉张破裂，形成不连续面，出现严重的变形不协调；进而岩石（土）工程结构在实质上发生改变，相应地应力状态也重新调整。在分析了岩石（土）类材料拉张破坏现象的力学特征的基础上，建立了岩石拉张破坏的基本理论；以有限元法为基础，对岩石试件及岩石工程的拉张破坏演化过程进行模拟，对岩梁、巴西盘、圆孔、圆环、雁列式断层等最基本的岩石力学问题破裂过程进行分析；同时对软岩边坡、地下开采等工程引起的拉张破裂现象也进行了初步研究。《学术前沿研究：岩石（土）类材料拉张破坏有限元法分析》可作为工程力学、岩土工程、采矿工程、工程地质、环境地质、灾害防治等专业的科技人员、全日制在校本科生、研究生的参考用书。

《学术前沿研究：岩石（土）类材料拉张破坏有限元法分析》所做研究相继在国家自然科学基金重点项目（50434020）、国家自然科学基金面上项目（10972096）及地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室“科技减灾、重建家园”开放研究基金资助项目（DZKJ-0805）等的资助下，充分分析了岩石拉张破坏现象的力学特征，建立了岩石拉张破坏的基本理论，并以有限元法为基础编制程序，对岩石试件及岩石工程的拉张破坏演化过程进行了模拟。