岩体力学数值计算方法及新进展简介
隧道力学第5讲岩体力学方法和计算
co kv ,h 0 2
(kh) (kh)
(4)
各测点的现场量测值σk为ｎ个独立观测值，σ为ｎ个观测值的总
体。由各基本因素△, Fx，Fy ……所得的基本初始应力 k, Fxk,
Fky,…为方程（2）的自变量。根据各实测点提供的ｎ组实测值，以
及由数值方法计算的“数字观测值”给出的各回归系数估计值b1， b2，…，可以算出误差估计值ek和残差平方和Ｑ：
进行离散。几何形状和材料特性方面都具有对称性 时，可利用该对称性取部分计算范围进行剖分。
第5讲 岩体力学方法—数值法
1、计算范围的确定和离散方法 （4）应注意的几个问题（remarks）
5）洞室边缘两侧的对应单元，其大小形状尽量一致。 6)洞室边缘及附近单元的布置应考虑设置锚杆的方向及
深度，以便施加锚固力。 7)洞室内单元的划分要考虑到分部开挖的分界线和部分
第5讲 岩体力学方法—数值法
1、计算范围的确定和离散方法 （1）计算范围
考虑工程的需要和有限元离散误差以及计算误差，一般 选计算范围沿洞径各方向均不小于３～４倍洞径为好。但计算 实践表明，对非圆形洞室或各向异性岩体材料中开挖的洞室， 则计算范围应适当扩大或取上限尺寸。如果只考虑自重应力场， 则可借助于无限域单元，免去计算范围选取的麻烦，但是无限 元和有限元的交接位置的确定仍要考虑上述原则，只是范围可 略小一些或取下限。
开挖区域的分界线。 8）计算范围内的单元划分还要考虑到地下水位的变化分
界面。
第5讲 岩体力学方法—数值法
2、边界条件 计算范围的外边界可采取两种方式处理；其一
为位移边界条件，即一般假定边界点位移为零（也 有假定为弹性支座或给定位移的，但地下工程分析 中很少用）。其二是假定为力边界条件，包括自由 边界(P=０)条件。还可以给定混合边界条件，即 节点的一个自由度给定位移，另一个自由度给定节 点力（二维问题）。当然无论哪种处理都有一定的 误差，且随计算范围的减小而增大，靠近边界处误 差最大，这叫做“边界效应”。在动力分析中影响 更为显著，需妥善处理。
岩土工程：数值分析在岩体力学中的应用和发展.doc
岩土工程：数值分析在岩体力学中的应用和发展（一）数值分析方法的分类在岩石力学有关领域的数值分析方法应用中，主要使用的方法为有限元法，边界单元，离散单元法，拉格朗日单元法及块体理论等（二）有限元法原理及其应用要点原理：通过变分原理（或加权余量法）和分区插值的离散化处理把基本支配方程转化为线性代数方程，把待解域内的连续函数转化为求解有限个离散点（节点）处的场函数值。
应用要点：1.正确划分计算范围与边界条件2.正确输入岩体参数及初始地应力场3.采用特殊单元来考虑岩体的非连续性和边界效应（三）岩石力学问题的其他数值分析方法1.边界单元法有限元法是对问题的微分近似表达式给出了精确解，它实质上属于微分法。
与微分法相对应的是积分法，积分法所涉及的边界可包围整个问题域，而数值分析的离散化仅在边界上近似。
下图表示了在外部问题模拟时微分法与积分法之间的区别。
2.离散单元法离散单元法完全强调岩体的非连续性。
它认为，岩体中的各离散单元，在初始应力作用下各块体保持平衡。
岩体被表面或内部开挖以后，一部分岩体就存在不平衡力，离散单元法对计算域内的每个块体所受的四周作用力及自重进行不平衡计算，并采用牛顿运动定律确定该岩块内不平衡力引起的速度和位移。
反复逐个岩块进行类似计算，最终确定岩体在已知荷载作用下是否将破坏或计算出最终稳定体系的累计位移。
3.块体理论块体理论就是针对个性各异的岩体中具有结构面这一共性，根据集合论柘朴学原理，运用矢量分析和全空间赤平投影图形方法，构造出可能有的一切块体类型，进而将这些块体和开挖面的关系分成可移动块体和不可移动块体，对几何可移动块体在按力学条件分为稳定块体、潜在关键块体、关键块体。
此外，在计算方法上，还有半解析法、加权残余法以及松弛法中的经松弛法以及上述方法的耦合应用。
岩体力学的发展展望及发展方向
岩体力学的发展展望及发展方向张永伟学号：201020407岩石力学是研究岩石和由它组成的地质体在外力作用下力学行为的一门应用固体力学学科。
岩体力学是在岩石力学的基础上发展起来的一门新兴学科，是一门的年轻的学科，特别是在中国前景广阔，“岩石力学的未来在中国”。
岩体力学作为岩土工程三大基础学科（岩体力学、土力学、基础工程学）之一，在工程设计和施工中，岩体力学问题往往具有决定性的作用，例如:英吉利海底隧道，日本青函海底隧道，美国赫尔姆斯水电站地下厂房，加拿大亚当贝克水电站地下压力管道，巴西伊太普水电站，尼亚加拉水电站，以及我国葛洲坝水利工程等的新建，都提出了许多岩体力学方面的棘手问题，而这些问题对工程的进行具有决定意义。
因此，岩体力学的发展直接关系到工程开发的深度和广度。
一、岩体力学的发展岩体力学是在岩石力学的基础上发展起来的一门学科，一般认为它形成于20世纪50年代末，其主要标志是1957年法国的J.Talobre 所著的《岩石力学》的出版，以及1962年国际岩石力学学会的成立。
岩体力学的发展经历了如下几个阶段：（一）连续介质岩石力学阶段。
二次世界大战之前至20世纪60年代为岩体力学的产生与早期发展阶段。
在此阶段，人们仅简单地将岩体看作一种连续介质材料，利用固体力学理论进行岩体的力学特性分析，将岩体力学等同于材料力学，处理实际问题主要靠经验，往往效果较差。
（二）裂隙岩体力学阶段。
大约在20世纪60-70年代，国际上正式将裂隙岩体的力学性质研究作为岩体力学的一个中心课题，并且提出了（碎裂）岩体力学概念，将岩体力学研究推向了一个崭新的阶段，即裂隙岩体力学阶段。
（三）岩体结构力学阶段。
20世纪60年代末，人们提出了“岩体结构”的概念，及至70年代中期“岩体结构”便在岩体力学研究中起指导作用，并且由此诞生了“岩体结构的力学效应”这一具有划时代意义的科研命题。
（四）地质工程岩体力学阶段。
随着各种大型或特大型岩体工程的兴建，例如超过300 m的高坝及跨海大桥或其他高架工程等，它们的规模、形状、分布及组合等变化很大，往往引出不少岩体力学问题，而要解决这些问题又涉及到很多地质问题，有时可能关系到面积超过十平方公里、深达几公里的地质体。
岩体工程力学参数钻孔原位测试新方法-概述说明以及解释
岩体工程力学参数钻孔原位测试新方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述岩体工程力学参数的测试是岩石工程领域中的重要工作，传统的测试方法存在一些局限性，如测试过程中可能会破坏岩体结构，导致测试结果不够准确。
针对这些问题，本文介绍了一种新的岩体工程力学参数测试方法，即钻孔原位测试方法。
该方法通过在岩体内部进行原位测试，不仅可以避免对岩体结构的破坏，还可以获得更准确的测试结果。
本文将详细介绍这一新方法的原理及其应用，并探讨其在岩体工程中的潜在优势和可能存在的局限性，最后展望了该方法的未来发展方向。
通过本文的介绍，读者将能够更全面地了解岩体工程力学参数测试的新方法，并认识到其在岩石工程领域中的重要意义和应用前景。
1.2 文章结构文章结构部分应该包括对整篇文章的结构安排和各个部分内容的简要描述。
具体可写为：文章结构包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要概述了本文的研究背景和意义，以及新方法的应用前景。
正文部分将介绍传统岩体工程力学参数测试方法和新方法的原理及优势，并探讨新方法在岩体工程中的实际应用情况。
结论部分将总结新方法的优势和可能存在的局限性，以及展望未来可能的研究方向和应用前景。
通过这样的结构安排，读者可以清晰地了解本文的研究内容和逻辑结构。
1.3 目的：本文的目的在于介绍一种新的岩体工程力学参数钻孔原位测试方法，通过对该方法的介绍和分析，探讨其在岩体工程中的应用前景和优势。
同时，也对可能存在的局限性进行了探讨，为该方法的进一步改进和完善提供参考。
最终目的是为了推动岩体工程领域的技术创新和发展，提高岩体工程力学参数测试的准确性和可靠性，为工程实践提供更科学、更可靠的技术支持。
2.正文2.1 传统岩体工程力学参数测试方法岩体工程力学参数的测试一直是岩土工程领域中的重要研究内容，传统的岩体工程力学参数测试方法主要包括室内试验和野外测试两种。
室内试验主要包括岩石样品的采集、制备和力学性能测试。
采集岩石样品后，需要经过标准化的制备工艺，制作成符合标准要求的试样，然后进行拉伸、压缩、剪切等力学性能测试，从而得到岩石的强度、变形模量、泊松比等力学参数。
岩石力学室内试验技术的若干进展1000字
岩石力学室内试验技术的若干进展岩石力学室内试验技术是岩石力学中的重要组成部分，是岩石力学研究的基础。
在过去的几十年中，岩石力学室内试验技术经历了多次重大变革和技术升级，为岩石力学研究提供了更加完善和有效的工具和手段。
下面将从试验方法、试验设备、试验数据处理和试验标准等方面介绍岩石力学室内试验技术的若干进展。
一、试验方法1. 三轴压缩试验：三轴压缩试验是岩石力学中最常用的试验方法之一，它能够快速准确地测定岩石的抗压强度和变形特性。
现代三轴压缩试验采用数控设备进行试验控制，可以实现更加精确的控制和数据记录。
2. 压剪试验：压剪试验是测定岩石的剪切性能的常用试验方法。
现代压剪试验将传统的各向同性模型拓展至各向异性和复合材料模型，使测量结果更加准确和可靠。
3. 抗拉试验：抗拉试验是测定岩石拉伸强度的常用试验方法。
目前，抗拉试验已经可以在微尺度上进行，可以更好地模拟岩石在深部地层的力学行为。
二、试验设备1. 数控设备：现代试验设备大多采用数控技术，实现数字化控制和数据处理。
数控设备可以更加准确地控制试验参数和数据记录，提高试验数据的可靠性和精度。
2. 超高压装置：超高压装置是岩石力学室内试验中的一项新技术，可以在高于常压数倍的条件下进行试验。
超高压装置可以更好地模拟深部地层的岩石力学行为，提高了试验的准确性和可靠性。
3. 微型设备：随着微纳技术的发展，微型设备在岩石力学室内试验中得到广泛应用。
微型设备可以对岩石的微观结构进行研究，为岩石力学的研究提供了新的手段和突破口。
三、试验数据处理1. 数字图像处理技术：数字图像处理技术是岩石力学室内试验数据处理中的一项新技术，可以对试样的变形和破坏进行精确的记录和分析。
数字图像处理技术可以提高试验数据处理的准确性和效率，为岩石力学研究提供了更加丰富和全面的数据来源。
2. 数字化模拟技术：数字化模拟技术可以模拟岩石力学实验中的各种情况，对试验结果进行预测和分析。
数字化模拟技术可以帮助理解岩石力学中的各种现象和规律，为岩石工程研究提供理论基础和预测工具。
关于岩土工程的数值计算方法的综述
关于岩土工程的数值计算方法的综述学院：资源与土木工程学院专业：岩土工程学号：姓名：数值计算方法其主要有有限单元法、有限差分法、边界元法、离散元法和流形元法等。
有限单元法：有限单元法发展非常迅速，至今已经成为求解复杂工程问题的有力工具，并在岩土工程领域广泛的采用，主要的分析软件ANSYS。
有限单元法的最基本的元素是单元和节点，基本计算步骤的第一步为离散化，问题域的连续体被离散为单元与节点的组合，连续体内部分的应力及位移通过节点传递，每个单元可以具有不同的物理特征，这样，便可以得到在物理意义上与原来的连续体相近似的模型。
第二步为单元分析，一般以位移法为基本方法，建立单元的刚度矩阵。
第三步由单元的刚度矩阵集合成总体刚度矩阵，并由此建立系统的整体方程组。
第四步进入计算模型的边界条件，求解方程组，求得节点位移。
第五步求出各单元的应变、应力及主应力。
有限差分法：有限差分法在岩土工程中是应用非常广泛的方法，在数值计算模拟上有很大的贡献，主要的应用软件为FLAC3D。
基本思想是把连续的定解区域用有限个离散点构成的网格来代替，这些离散点称作网格的节点；把连续定解区域上的连续变量的函数用在网格上定义的离散变量函数来近似；把原方程和定解条件中的微商用差商来近似，积分用积分和来近似，于是原微分方程和定解条件就近似地代之以代数方程组，即有限差分方程组，解此方程组就可以得到原问题在离散点上的近似解。
然后再利用插值方法便可以从离散解得到定解问题在整个区域上的近似解。
边界单元法：边界单元法在岩土工程领域也有很大优势，主要的应用软件是二维边界元法软件THBEM2和三维边界元法软件THBEM3，它们在复杂工程问题的线弹性应力分析以及弹性力学辅助教学等方面的应用有很大优势。
积分法统称为边界单元法，有直接法和间接法两类，它们都是利用了简单奇异问题的解析解，并可近似满足每个边界单元的应力和位移边界条件。
该法仅仅限定和离散问题的边界，可把问题的重点转移到边界上，可以有效地使已知条件降维，从而减小方程组的规模，大大提高计算效率。
岩土工程数值计算方法
岩土工程数值计算方法
岩土工程数值计算方法牛不牛？那绝对超厉害！咱先说说这步骤哈。
首先得收集岩土工程的各种数据，就像大厨准备食材一样，一点都不能马虎。
然后建立数学模型，这就好比给房子搭框架，得结实。
接着进行计算求解，这过程就像赛车冲刺，紧张又刺激。
注意事项可不少呢！数据得准确呀，要是数据错了，那不就像在沙漠里找大海，瞎忙活嘛！模型选择也得合适，不然就像穿小鞋走路，难受得很。
再说说安全性和稳定性。
这可太重要啦！要是不稳定，那不是像在摇摇欲坠的桥上走，提心吊胆嘛！所以在计算过程中一定要确保结果的可靠性，不然出了问题可不得了。
应用场景那可多了去了。
比如在建筑工程中，可以预测地基的沉降，这就像给大楼安了个保险。
在隧道工程中，能分析围岩的稳定性，就像给隧道穿上了铠甲。
优势也很明显啊，省时省力还精准，比起传统方法，那简直是鸟枪换炮。
举个实际案例，有个大型建筑项目，用了岩土工程数值计算方法，提前预测了各种问题，及时调整方案，最后顺利完工。
这效果，杠杠的！
岩土工程数值计算方法就是这么厉害，能解决实际问题，让工程更安全、更高效。
咱就该大胆地用起来，让它为我们的工程建设助力。
岩体力学参数的数值模拟与优化算法研究
岩体力学参数的数值模拟与优化算法研究岩石是地球构造的主要材料之一，岩体力学参数是关于岩石强度、应力应变、变形和破坏等方面的参数。
数值模拟技术是岩体力学研究中不可或缺的工具，可以帮助我们更好地理解岩石的力学性质。
本文将探讨岩体力学参数的数值模拟与优化算法研究。
一、岩体力学参数岩体力学参数是指岩石在外力作用下表现出来的力学性质。
这些性质包括岩石的强度、刚度、应力应变关系、弹性模量、泊松比、岩石的破坏模式以及裂纹扩展等。
岩体力学参数的测定对于理解岩石的力学性质、设计工程结构以及进行工程安全评价具有重要意义。
二、数值模拟技术数值模拟技术是一种通过计算机模拟物理系统或现象的方法。
在岩体力学研究中，数值模拟技术可以通过建立与实际情况相似的模型来模拟岩石受外力作用时的应力、应变、变形和破坏等力学性质。
数值模拟技术可以为我们提供更加详细的岩体力学参数信息，而且可以降低实验成本，缩短实验周期，减少实验过程中的安全隐患。
数值模拟技术包括有限元法、离散元法、边界元法、质点网格法等。
其中，有限元法是岩体力学研究中最为常用的数值模拟方法。
这种方法通过将连续体离散化为许多小的单元，建立单元之间的网格，形成更为精确的数学模型，模拟物体受力时的应力、应变和变形等现象。
而离散元法是另一种针对非连续体的数值模拟方法，其主要是通过对颗粒进行离散处理，来描述非连续性物质受力时的应力、应变和变形等力学性质。
三、优化算法优化算法在岩体力学参数的数值模拟中起着至关重要的作用。
优化算法通常用于查找所有参数组合中使目标函数取得最大或最小值的最佳参数组合。
数值模拟的结果可能会包含数百个参数，为了获得最好的结果，必须对所有参数进行分别改变，从而发现最优解。
常用的优化算法有梯度下降法、遗传算法、蚁群算法、模拟退火算法等。
梯度下降法是通过不断朝着目标函数下降的方向进行搜索，从而找到最优解的一种方法。
遗传算法模仿遗传学中的适者生存理论，通过不断改变种群基因的组合，最终找到最优群体。
实验岩石力学进展与新技术
实验岩石力学进展与新技术————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：煤岩流变电磁动力学何学秋、王恩元等内容介绍：发生在煤岩、混凝土等多孔介质中的动力灾害现象主要有煤和瓦斯突出、冲击矿压、冒顶、滑坡、隧道及坝基失稳等。
本书针对煤岩动力灾害现象，在大量实验室实验和现场实验的基础上，结合流变力学、物理化学和电磁动力学等多学科的理论研究，初步建立并比较系统地论述了煤岩动力灾害发生过程的流变机理和电磁辐射等能量辐射规律，揭示了煤岩等多孔介质在含不同孔隙流体条件下流变破坏过程与电磁辐射信息之间的关系,建立了煤岩力电耦合场进行了数值模拟；从实验和理论两方面分析了电磁辐射记忆效应规律；比较系统地探讨了煤岩破裂过程中电磁辐射产生的机理；初步探讨了外加电磁场对吸附气体的作用规律;建立并系统地论述了基于煤岩流变破坏电磁辐射理论的非接触监测和预测煤岩动力灾害的理论与技术，发明了监测装备；对所建立的煤岩破坏过程中电磁辐射监测的实验系统和信息处理技术及应用实例进行了介绍。
前言1 煤岩动力灾害与电磁辐射现象1·1 煤岩动力灾害现象1·2 矿山煤岩动力灾害预测技术1·3 煤岩电磁辐射现象1·4 煤岩动力灾害现象的电磁辐射预测预报技术2 煤岩破坏的流变过程2·1 煤岩变形破裂的微观机理2·2 受载煤岩材料的变形破裂过程2·3 孔隙气体对煤岩体的“蚀损"规律2·4 含瓦斯煤变形及破裂过程的动态显微观测2·5 煤岩破坏的流变过程3 电磁辐射信号处理及分析基础3·1 傅里叶变换与频谱分析3·2 电磁辐射信号去噪的小波分析理论3·3 信号相关分析的理论基础3·4 信号的R/S分析理论3·5 时间序列信号的分形特征3·6 电磁波辐射与传播理论4 煤岩电磁辐射实验研究4·1 实验样品及基本参数测试4·2 电磁辐射实验系统及实验方案4·3 电磁辐射实验结果与初步分析4·4 瓦斯气体对电磁辐射的影响4·5 煤岩流变破坏过程的电磁辐射特征5 煤岩电磁辐射规律5·1 煤岩电磁辐射信号幅值特征5·2 煤岩电磁辐射信号的频谱特征5·3 煤岩电磁辐射的统计分析5·4 煤岩电磁辐射的分形特征6 电磁辐射的影响因素6·1 电性参数对电磁辐射的影响6·2 加载条件对电磁辐射的影响6·3 水分对电磁辐射的影响6·4 温度对电磁辐射的影响6·5 煤岩组分和结构对电磁辐射的影响7 煤岩体电磁辐射机理7·1 煤岩体分离电荷机理7·2 电磁辐射机理7·3 孔隙气体对电磁辐射的影响机理8 煤岩力电耦合的损伤力学模型8·1 损伤力学基础8·2 一维煤岩力电耦合的损伤力学模型8·3 三维煤岩力电耦合的损伤力学模型9 煤岩流变破坏力电耦合场模拟研究9·1 FLAC数值模拟方法9·2 单轴压缩煤岩力电耦合场模拟研究9·3 矿山掘进巷道煤岩力电耦合场数值模拟10 煤岩流变破坏电磁辐射记忆效应10·1 煤岩流变破坏电磁辐射记忆效应实验系统及方案10·2 流变破坏电磁辐射记忆效应的实验结果10·3 煤岩流变电磁辐射记忆效应的实质及机理11 电磁场对煤体瓦斯储运的影响规律11·1 引言11·2 实验系统、煤样制备及实验方案11·3 电磁场对煤体瓦斯吸附的影响规律11·4 电磁场对煤体瓦斯解吸放散的影响规律11·5 电磁场对煤体瓦斯渗流的影响规律12 电磁场影响媒体瓦斯储运机理12·1 电磁场影响煤体瓦斯吸附机理12·2 瓦斯放散电磁作用机理12·3 电磁场提高媒体瓦斯渗透性机理12·4 断裂电磁辐射促进煤与瓦斯突出的作用机理13 矿山煤岩动力灾害电磁辐射监测技术13·1 煤岩动力灾害电磁辐射监测仪器13·2 电磁辐射监测参数13·3 流变电磁辐射预测煤岩动力灾害原理13·4 煤与瓦斯突出的电磁辐射预测技术13·5 冲击矿压的电磁辐射预测技术13·6 注水过程的电磁辐射特征14 电磁辐射监测技术在煤岩稳定性评价中的应用14·1 隧道稳定性评价方法14·2 隧道应力分布的电磁辐射评价技术14·3 隧道稳定性的电磁辐射监测与分析14·4 矿井工作面应力状态的电磁辐射监测技术参考文献安全生产科技成果简介单位（公章)成果名称电磁辐射法预测煤岩动力灾害技术及装备申报单位名称中国矿业大学通讯地址江苏徐州中国矿业大学邮政编码221008联系人王恩元电话（区号）3884695(0516）电子信箱weytop＠263。
岩石力学的测试方法及发展趋势
岩石力学的测试方法及发展趋势学生：彭敏班级：水工1班学号：2014141482159 授课教师：肖明砾成绩摘要岩石力学是一个复杂、庞大的系统，其发展历史悠久，在水利水电工程中有多种岩石力学分析方法和测量方法，为解决实际工程中的岩石力学问题创造了一定条件。
分析研究了岩石力学的各种测量方法，述了我国岩石力学发展的新动向。
关键词岩石力学测试发展1.概述岩石力学是研究岩石的物理、化学、力学性质和岩体在环境作用下及荷载作用下应力、变形和稳定性的学科。
长期以来，人们尝试用测量方法研究描述岩石复杂的自然结构性状和物理力学性质，提出了多种分析方法。
岩体力学性质是指岩体在受力状态下抵抗变形和破坏的能力，包括变形性质和强度性质。
较岩块的力学性质更为复杂。
岩体的力学性质除受岩块力学性质的影响外，还受岩体结构和环境因素的影响和控制。
2.研究方法2.1工程地质研究方法着重研究与岩石和岩体力学性质有关的岩石、岩体的地质特征。
2.2科学试验方法此方法是岩石力学的发展基础，主要包括室内岩石力学参数测定、模型试验、现场的原位测试及检测技术、地应力的测定、地层扫描技术等。
2.3数学力学分析方法力学模型辅助适当的数学分析方法来预测岩石工程变形和稳定性。
3.测量方法3.1强度数据测量3.1.1 抗压强度：单轴压缩试验、点荷载试验、三轴试验等。
抗压强度R=P/A （1）R—岩石单轴抗压强度P—岩石试件破坏时的荷载A=试件横截面积3.1.2 抗拉强度直接拉伸方法间接拉伸方法：劈裂法、点荷载发、正方形板对轴压裂试验等。
3.1.3 抗剪强度室内试验：直接剪切实验、楔形剪切试验、抗切强度试验、三轴压缩试验现场试验：现场直接剪切试验、现场岩体三轴强度试验3.2变形测量3.2.1实验室变形试验：单轴压缩试验、三轴压缩试验3.2.2现场变形试验：现场变形试验也称原位变形试验，比起实验室变形试验，更能反映天然岩体的性质，但是现场试验所需时间长、费用高、工作量大，因此只有重要工程才采取这种方法，分为静力法和动力法，静力法主要有承压板法、狭缝法、环形加荷法。
岩石力学与工程研究新进展
①挡土墙固定不动，土体侧向变形为零时，塑性 条件下得到的水平土压力就是朗金土压力，而 且呈三角形分布。这说明朗金土压力是塑性条 件下的静止土压力，当粘聚力c＝0时，它与主 动土压力相等。 ②对于粘性土，此朗金土压力比主动土压力大， 此土压力将随着侧向变形的增加而逐渐减小， 此时土压力总体呈三角形分布，但在下部呈抛 物线分布。 ③随着侧向变形的增大，土体达到整体极限破坏 状态时，土体强度得到充分发挥，土压力减小 到最小值即为库仑主动土压力。
研究以下5个关键问题： ①复杂工程地质体结构及其力学特性的多尺度建 模理论与方法 ②多场耦合对复杂地质体的影响规律及其引起灾 变的机理
③灾害环境作用下工程地质体变形破坏过程及突 发性灾害的成灾机理
④地质工程系统在灾变过程中的响应模式与自适 应性机理和规律 ⑤灾害的时空预测理论与工程的安全防护原理
5.预应力锚索加固机理 （顾金才院士八年室内及现场试验研究）
③地铁车站桩基础下的基础（条桩＋ 十字桩）
④大型桥涵（如悬索桥和斜拉桥等） 的井筒式基础
2、深埋式抗滑桩 3、石损文物遗址保护工程
4、锚杆注浆密实度无损检测——声频
应力波法
Байду номын сангаас
(二)岩土力学分析和试验方法
1、虚拟现实技术、代数多重网络法、无网络自 然邻接点法等新的分析方法的应用，而大量的 是三维的有限元法广泛地应用于各种工程问题 的分析（约是论文的60％）。
2、现有的分析方法分析传统岩土力学问题有新 的结论。如：郑颖人院士用ANSYS软件的D—P 材料分析挡土墙土压力，结论为：
（三）岩土工程新技术 1、非圆形大断面的地下连续墙深基础工程 地下连续墙基础可分为 a、弹性桩（单室井筋、条桩、墙桩） b、刚性基础（墙桩、H.T桩、井筒式） 集承重、挡土和防渗于一体，可承受80— 100t/m2的垂直荷载。
岩体工程问题的现代数值分析方法综述
展进行了详细评述 。
１ 连限差 分 法 （ Ｄ ）有 限元 ＦＭ 、 法 （ Ｅ 、 界元 法 （Ｅ 、 限元 法 （Ｅ 等 ， Ｆ Ｍ）边 Ｂ Ｍ）无 ＩＭ） 其 中以有 限元 法应 用 最 为广 泛 ， 此类 方 法 主要 针 对 岩 土介质 的连续小 变形 和小 位移 特性进 行分 析 。有限
关键词 ： 工程 ； 岩体 岩土力学 ； 数值分析方法 ； 连续变形 ； 非连续变形
中图 分 类 号 ： ＿ ２ ＴＵ４ ５ 文献 标 识 码 ： Ａ
Ｓ ｍｍ ａ ｙ ｏ ｈ ｏ ｅ ｎ Ｎｕ ｅ ｉａ Ａｎ ｌｓｓ Ｍ ｅ ｈ ｄ ｕ ｒ ｆｔ ｅＭ ｄ ｒ ｍ ｒｃ ｌ ａｙ ｉ ｔ ｏ ｓ
维普资讯
第３ ４卷第 １期
２０ ０ ７年 ３月
黑
龙
江
水
专 学 报
Ｖｏ ． ４． ． １３ Ｎｏ １
Ｍ ａ．２ ０ ｒ ，０ ７
Ｊ ｕｎｌ ｆ ｉ ｎｊ ｎ ｄａ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇＣ ｌ ｇ ｏ ｒａ ｏ ｌ ｇｉ ｇＨｙ ｒｕｉ Ｅ ｇｎ ｅｉ ｏｌ ｅ Ｈｅ ｏ ａ ｃ ｎ ｅ
ａ ｄｍａ ｙ ｎ ｗ ｕ ｒ ａ ｎ ｌｓ ｅ ｈ ｉｕ ｓ ａｅａ ｖ ｎ ｅ ． ｉ ａ ｅ ｏ ｃｕ ｅ ｎ ｕ ｎ ｎ ｅ ｎ ｍｅ ｉ ｌａ ａｙ ｉ ｔｃ ｎｑ ｅ ｄ ａ ｃ ｄ Ｔｈｓｐ ｐ ｒｃ ｎ ｌｄ ｄ ａ ｄ ｓ ｍｍ ａ ｉ ｄ ｔ ｅ ｒｓａｃ ｃ ｓ ｒ ｒ ｅ ｈ ｅｅ ｒｈ ｚ ｆ ｄｎ ｓ ｆｐ ｅ ｅｅｓ ｒａ ｏ ｔｎ ｅ ｉ ｌ ｎ ｌｓ ｔｏ ｉ ｉｇ ｒｄ ｃｓｏ ｂ ｕ ｕ ｒ ａ ａｙ ｉ ｍｅｈ ｄ．Ａｌ ｎ ｏ ｍ ｃ ａ ｓ ｓ ｔｇ ｔ ｈ ｏ ｓ ｅ ｔ ｓｏ ｈ ｄ ｒ ｕ ｅｉａ ｏ，ｉ ｅｓｔ ｅｃ ｎ ｐ ｃｕ ｆｔ ｅｍｏ ｅ ｎ ｎ ｍ ｒ ｌ ｃ
岩石力学实验新技术和新设备
岩石力学实验新技术和新设备岩石力学主要是采用了力学原理及其方法对其岩石力学进行研究，以及和力学相关联的一门新兴科学。
岩石力学不仅和国民经济基础建设、资源开发、环境保护、减灾防灾等有密切的联系，具有重要的实用价值，并且是力学与地学相结合的一个基础学科。
随着人类社会不断的发展，矿业开采深度也是越来越深，断层破碎带以及软弱夹层也是越来越多，岩石力学在其背景下，得到了大力的研究，研究目的在于了解岩石物理--力学性能，查明工程岩体中的应力与变形的状态，进而解决国民经济建设中所遇到的隧道、边坡、坝基等的安全和稳定问题。
因此，岩石力学在地学领域中也占有重要的地位。
本文就结合作者的实际工作经验，对岩石力学实验的新技术及其新设备进行探讨，以供借鉴参考。
标签：岩石力学；实验；新技术；新设备前言下面主要结合最新的岩石力学测试技术，介绍了岩石力学测试技术的试验方法和设备，包括岩石分类回弹试验、岩石耐崩解试验、岩石剪切试验、岩石三轴试验、岩石渗透性试验和岩石三轴流变试验，为岩石力学试验提供了新的方法和依据。
1 岩石力学的研究要点人类对岩石的力学性状的认识是从试验开始的，岩石力学理论的形成、发展与试验方法息息相关。
岩石的力学性态包括岩石在所处物理、化学环境下的强度、变形及其动力学特性和渗透性等。
岩石力学性态的研究方法主要是现场和室内试验。
现场试验有测量岩体原位变形性能和强度性能的承压板试验和剪切试验、现场三轴压缩试验和岩体渗透性试验等；室内试验有单轴压缩、三轴压缩、单轴拉伸、直接剪切、渗透试验等。
现场试验在工程现场对岩体进行，室内试验在实验室内用规定尺寸的岩块试件在模拟的温、压条件下进行，在试件受力变形过程中测量其各种力学量之间的关系。
通过试验可以测出岩体和岩块的弹性常数E、v 和各种强度值，以及渗透系数k等。
对实验数据进行处理和分析，可以得出岩石的破坏准则、屈服条件和表示应力、应变、温度、时间等之间关系的本构方程。
目前对岩石较常用的破坏准则有库仑准则、莫尔准则和格里菲斯准则，屈服条件有特雷斯卡屈服条件、德鲁克-普拉格屈服条件、莫尔-库仑屈服条件等。
岩土力学中的数值分析算法研究
岩土力学中的数值分析算法研究岩土力学是土木工程中非常重要的一个学科，它主要研究土体和岩石等地质物质力学特性及其应用。
在岩土力学中，数值分析算法是一个非常重要的领域，它可以帮助研究人员通过计算机模拟来进行对地质物质特性的研究和分析。
本文将对岩土力学中的数值分析算法进行探讨和研究。
一、有限元法有限元法是岩土力学中非常常用的一种数值分析方法。
它通过将一个连续体分成若干个小单元，再通过数学模型建立单元之间的关系，最终求解整个连续体的力学行为。
有限元法解决了很多复杂问题，如土壤和岩石的弯曲、扭转、抗剪等问题，可以更加真实的模拟地面行为。
同时，有限元法也能够分析非线性问题，如岩土体破坏行为和稳定性分析等问题。
二、边界元法边界元法是将求解问题只限制在问题边界上的数值分析方法。
与有限元法不同的是，边界元法直接计算边界上的应力分布，并进而推导出其他位置上的应力场分布。
由于边界元法不需要将整个域剖分为单元，在处理大规模地质问题时具有很大的优势。
而且，边界元法的精度高，可行性好，越来越多的石材和地质问题的研究都利用了边界元法。
三、离散元法离散元法是岩土力学中一种新兴而又广泛应用的数值分析方法。
它考虑了岩土物质内部的颗粒之间的相互作用，通过一种离散的方式表示这些颗粒的运动和相互作用，从而模拟物质的力学性质。
因此，离散元法非常适合用于研究断裂、塌陷、滑坡等问题。
离散元法的研究涉及到一些计算难度较大的问题，如强项多度、非对称、非线性和循环变形等。
对于这些问题，前沿研究成果尚在发展中，研究人员需要不断探索和努力。
四、计算流体力学方法计算流体力学方法也可以应用于岩土力学中。
它主要研究流体力学的理论和计算方法，同时也可以使用数值模拟来研究流体-岩体相互作用等问题。
它的研究对象包括土体、岩体中的液体和气体等流体系统。
使用计算流体力学方法可以有效地研究液体或气体流动导致的地质变化和地质灾害。
而且，计算流体力学方法可以在短时间内进行复杂的计算，可以方便地改变模型中的参数，加快研究进程。
如何进行岩体工程力学参数的测绘与分析
如何进行岩体工程力学参数的测绘与分析随着工程技术的发展与进步，岩体工程力学参数的测绘与分析在土木工程领域中逐渐引起人们的重视。
岩体工程力学参数的准确测绘与分析对于岩石工程的设计与施工具有重要意义。
本文将探讨如何进行岩体工程力学参数的测绘与分析。
首先，岩体工程力学参数的测绘是岩石工程设计的基础。
测绘岩体工程力学参数的主要方法有岩体力学试验和岩石力学理论分析两种。
岩体力学试验是通过对岩石样本进行实验室测试，获得岩石的力学参数。
岩石力学理论分析则是通过对岩体力学模型的建立和分析，推导出岩石力学参数的数学表达式。
两种方法可以相辅相成，互为补充。
其次，岩体工程力学参数的测绘涉及的内容较为复杂。
首先需要对岩石样本进行采集与准备。
采集的样本应该代表着整体岩体的性质，并且根据实际情况进行合理选择。
岩样采集完成后，需要进行样本的预处理，如去除表面的腐蚀物质和修整样本的边缘，以保证实验数据的准确性。
接下来，对岩石样本进行力学试验。
常用的力学试验有单轴抗压试验、三轴抗压试验等。
在进行试验过程中，需要控制试验条件，如加载速率、湿度等，以保证试验结果的可靠性。
岩石力学理论分析则需要建立适合的力学模型。
力学模型可以是线性模型或非线性模型，根据实际情况选择合适的模型。
在建立力学模型的过程中，需要考虑岩体的物理性质、结构特征等因素，并进行适当的简化和假设。
通过对力学模型进行数学分析，可以得到岩体的力学参数。
岩体工程力学参数的测绘与分析不仅需要理论知识的支持，还需要实践经验的积累。
在进行岩体力学试验时，需要经验丰富的工程师和技术人员进行操作，以减少实验误差。
在进行岩石力学理论分析时，需要结合实际工程情况进行参数的修正和校正，以提高分析结果的准确度。
岩体工程力学参数的测绘与分析的结果可以为工程设计和施工提供参考依据。
通过测绘和分析，可以了解岩体的强度、变形特性等力学参数，为工程设计提供数据支持。
同时，根据岩体力学参数的分析结果，可以对施工过程中的岩体行为进行预测和评估，为施工方案的制定提供指导。
岩石破裂数值方法
1数值计算方法—基本流程
求解控制
前处理
区域离散
力学参数
边界条件
表格
计
图像
算
曲 线
机
求
后处理
解
载荷位移 编程实现
应力分布
变形大小
有限元方法(FEM)
原理：通过变分原理（或加权余量法）和分区
插值的离散化处理把偏微分控制方程转化为线 性代数方程，把待解域内的连续函数转化为求 解有限个离散点（节点）处的场函数值。
连续介质模型 等效连续介质模型 （岩层与节理）
（各向同性或异性） 离散元模型
复杂岩石隧洞
等效连续介质+接触 （节理）单元
1数值计算方法—分类
➢有限单元法(Finite Element Method, FEM) ➢离散单元法(Discrete Element Method, DEM) ➢有限差分法(Finite Difference Method, FDM) ➢边界单元法(Boundary Element Method, BEM) ➢块体理论(Block Theory)
在RFPA系统中，应力分析求解器和相变分析相互 独立，应力计算器仅完成应力、应变计算，不参 与相变分析。
相变分析
在RFPA系统中，通过应力求解器完成各基元的应力、变 形计算后，程序便转入相变分析。相变分析是根据相变准 则来检查各基元是否有相变，并依据相变的类型对相变基 元采用刚度特性弱化（如破裂或分离）或刚度重建（如压 密或接触）的办法进行处理。最后形成新的、用于下一步 计算的整体介质各基元的物理力学参数。
岩石类材料的非均匀本质
矿物颗粒、微裂隙 微孔洞
节理裂隙、破碎带
骨料、砂浆、结合裂缝
3岩石破裂过程分析系统—RFPA
81-2岩石力学与工程岩石力学新理论与新方法
22.08.2021
9
（2）经典分形
1. Contor集
D s lo g 2 /lo g 3 0 .6 3 0 9
2. Sierpinski集合
22.08.2021
D s lo g 3 /lo g 2 1 .5 8 5
22.08.2021
28
22.08.2021
4.在岩体内修建各种类型的岩石工程， 如隧道、地下电站，以及大坝与桥梁 基础等可能会引起初始损伤的扩展演 化，甚至引发新的损伤。
5.考虑裂隙的大小、方位、数目及分布 情况，引用连续损伤力学原理并结合 岩石的力学性质可以解决目前一些岩
29
（2）岩石损伤力学的研究内容
6.按不同的要求，反复形成和求解总体刚度 矩阵，最后求得每个块体和整个块体系统 的位移变形。
25
（4）展望
1.非连续变形分析方法是以非连续体理论为基础 的一种新的数值方法。它适用于节理（裂隙） 岩体的静力和动力计算，对岩石边坡工程、岩 石地下工程和基础工程等都有很好的应用前景。
2.通过对DDA理论的深入研究，必将促进该方 法在岩石力学领域的应用，从而推动岩石力学 的发展。
22.028.）2021定义2：局部与整体以某种方式相似的形叫分形。
4
3）定义3：F是分形，如果F具有如下典型性质： ➢① F具有精细结构，即有任意小比例的细节； ➢ ②F具有不规则性，它的局部和整体都不能用传统 的几何语言来描述；
➢ ③F通常有某种自相似形式，可以是近似的或是统 计的；
➢ ④一般F的分形维数大于它的拓扑维数； ➢⑤在大多数情况下 ，F可以用非常简单的触面上采取合适的 摩擦方式来消耗能量。块体间严格遵守不侵入 和不承受拉伸力的要求。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、岩体力学的发展与工程地质学等地质学科发 展紧密相关 今天随着科学技术的迅速发展，世界上在矿产 资源勘探，能源开发，工程建设的环境与安全 等方面的需要，对岩体力学提出了更多更高的 要求。大型，特大型的岩体工程修建，都使岩 体力学面临着前所谓遇的难题。这些问题的解 决，一方面要依靠岩体力学的理论与方法的进 一步完善，另一方面，也要求地质学科，尤
与工程中的应用 4.人工智能与专家系统在岩石力学中的应
用
返回主目录
16
2
（二）损伤力学在岩体力学中的应用
将损伤力学的基本方法和过程应用于岩石力学 即岩石损伤力学。岩石损伤力学认为：岩体 内存在有连续分布性的初始缺陷和密集的微 观裂纹，但在宏观上仍可视为连续介质看待。 对于遍布节理，裂隙岩体或呈多组节理分布 的裂隙岩体更切合实际。
三、岩石力学试验与测试方法的进展
（一）在室内模拟试验方面，离心模拟试验由 于具有其他模拟试验方法所不具备的优点而 受到注视。
5
• 应用要点：
１.正确划分计算范围与边界条件 2.正确输入岩体参数及初始地应力场 3.采用特殊单元来考虑岩体的非连续性和边界 效应
（三）岩石力学问题的其他数值分析方法 1.边界单元法
有限元法是对问题的微分近似表达式给出了精 确解，它实质上属于微分法。
6
与微分法相对应的是积分法，积分法所涉及的 边界可包围整个问题域，而数值分析的离散化 仅在边界上近似。下图表示了在外部问题模拟 时微分法与积分法之间的区别。
1
其是工程地质方面的学科的理论与方法进一步 完善。特别是勘探手段与技术方法的发展紧密 相关。因此要发展岩体力学着门学科，应密切 注视工程地质学科方面的发展，它们是相辅相 成密不可分的。
二、固体力学成就在岩体力学中的应用
（一）断裂力学在岩体力学中的应用 目前，岩石断裂力学的应用前景主要如下： 1.岩石的断裂预测与控制断裂; 2.岩石裂纹的形成与扩展.
8
1.什么是传统机械按键设计？
传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的 开关按键来实现功能的一种设计方式。
传统机械按键结构层图：
按
PCBA
键
开关 键
传统机械按键设计要点：
1.合理的选择按键的类型， 尽量选择平头类的按键，以 防按键下陷。
2.开关按键和塑胶按键设计 间隙建议留0.05~0.1mm，以 防按键死键。
（二）声波层析技术在岩体力学方面的应用受 到注视。
3
声波层析技术在岩体测试中的应用
4
四、数值分析在岩体力学中的应用和 发展
（一）数值分析方法的分类
在岩石力学有关领域的数值分析方法应用中， 主要使用的方法为有限元法，边界单元，离 散单元法，拉格朗日单元法及块体理论等
（二）有限元法原理及其应用要点
原理：通过变分原理（或加权余量法）和分区 插值的离散化处理把基本支配方程转化为线 性代数方程，把待解域内的连续函数转化为 求解有限个离散点（节点）处的场函数值。
11
• 例子
12
五、位移反分析法在岩体力学中的应用 1.位移反分析法：在岩体工程施工开挖过程中，
通过测量位移、应变或应力，来确定岩体的初 始地应力或岩体力学参数。 2.应用 反问题法不仅是参数估计，它的进一步推广应 用是工程预测和险情预报、反馈动态设计、调 整施工方案以及可靠度评价等 六、新的数学计算方法和软科学在岩石力学中的 应用
7
2.离散单元法
离散单元法完全强调岩体的非连续性。它认为， 岩体中的各离散单元，在初始应力作用下各块 体保持平衡。岩体被表面或内部开挖以后，一 部分岩体就存在不平衡力，离散单元法对计算 域内的每个块体所受的四周作用力及自重进行 不平衡计算，并采用牛顿运动定律确定该岩块 内不平衡力引起的速度和位移。反复逐个岩块 进行类似计算，最终确定岩体在已知荷载作用 下是否将破坏或计算出最终稳定体系的累计位 移。
3.要考虑成型工艺，合理计 算累积公差，以防按键手感 不良。
离散单元 法算例： 研究地下 煤层开挖 引起冒落 和岩层移 动，研究 冒落带深 度与节理 间距的关
系。
10
3.块体理论 块体理论就是针对个性各异的岩体中具有结构 面这一共性，根据集合论柘朴学原理，运用矢 量分析和全空间赤平投影图形方法，构造出可 能有的一切块体类型，进而将这些块体和开挖 面的关系分成可移动块体和不可移动块体，对 几何可移动块体在按力学条件分为稳定块体、 潜在关键块体、关键块体。 此外，在计算方法上，还有半解析法、加权残 余法以及松弛法中的经松弛法以及上述方法的 耦合应用。
பைடு நூலகம்13
1.分形几何及其在岩石力学中的应用 分形几何是近十年来发展起来的研究非线性现 象和图形不规律性的理论和方法，它在处理岩 石断裂形貌、岩石破碎、岩体结构、岩石颗粒 特征等过去认为难以解决的复杂问题，得到了 一系列准确的解释和定量结果。下面图表是分 形几何在岩体结构的分维中的应用。
14
15
2.统计岩石力学 3.系统分析、控制论等软科学在岩石力学