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非连续变形分析(DDA)是计算离散可变形块体系统力学行为的数值计算方法,其在连续岩体开裂破坏模拟中的应用也已得到研宄。 本论文首先采用子块体粘接方法模拟连续体的应力应变问题,讨论了 DDA计算中加载速率、时间步长、罚弹簧刚度等参数取值对连续体应力应变分析的影响。模拟了悬臂梁变形和圆盘径向受压变形,并与相应理论值结果进行了比较。结果表明,可以在 DDA方法中通过子块体粘接方法模拟连续体的简单应力应变问题。 在此基础上,对子块体DDA开裂模拟方法中的开裂判断进行了改进。在改进的开裂模拟算法中,基于邻近子块体的应力状态,根据最大拉应力准则和莫尔-库伦准则判断子块体单元的拉伸或剪切破坏,并假定裂纹沿子块体单元间的虚拟节理面产生或扩展。采用改进后的 DDA程序模拟了 I型、I I型破坏并与理论结果对比,模拟了 I-II混合型破坏并与实验结果对比。结果表明,改进后的开裂算法具有高的开裂计算准确性,并大大减小了预设虚拟节理分布对开裂破坏强度及破坏路径模拟结果的影响。 另外,对岩石细杆中的应力波传播和应力波引起的层裂现象进行了模拟,得到了理想的应力波传播和层裂破坏模拟结果。随后模拟了爆炸应力波作用下的爆破破岩过程,通过在炮孔壁上施加三角冲击载荷,模拟再现了凿岩爆破中爆炸应力波作用下的孔周破坏、自由表面剥落、碎裂漏斗区域形成、较远区裂纹的扩展,以及岩体的抛掷;结合应力波传播模拟结果对破岩过程与机理进行了分析。 岩体本身具有非均匀性、各向异性和非线性,为较好的模拟岩石的这些特性,进一步在 D D A中引入非均匀性的概念。根据 Weibull分布函数的特点,将其应用于 DDA程序中,引入岩石的细观非均匀性模型,考虑岩石弹性模量和泊松比的非均匀性,以及节理参数的非均匀性。对非均匀岩体的变形破坏行为进行了数值模拟,讨论了非均匀化指数对岩石变形破坏行为的影响,并与之前的均质岩体开裂破坏模拟结果进行了对比。 总之,本文改进了 DDA子块体开裂模拟方法,考虑了岩石的非均匀性特性,使得 DDA方法能更好的模拟岩石的变形和断裂破坏行为,为采用 DDA方法更好的模拟实际工程问题创造了条件。