岩体力学数值计算方法的现状与展望
- 格式:pdf
- 大小:409.07 KB
- 文档页数:5
岩石力学与地震动力学研究现状及未来地震是极具破坏性的自然灾害,而地震的发生和发展受到地震波传播和反射的影响,在地震工程学领域,研究地震波对建筑物、桥梁、隧道等工程设施产生的影响是十分必要的。
岩石力学与地震动力学就是这方面的重要分支之一,它关注的是岩石中物理力学变化的连续性及其与地震波动力学的相互作用,研究岩石中断裂和破坏机理以及地震波在岩石中的传播规律。
本文将从现状、问题和未来发展三个方面,对岩石力学与地震动力学进行阐述。
一、现状1、研究方法多元化岩石力学与地震动力学的研究采用了多种方法,包括了现场实验、室内试验、分析计算等多项技术手段,结合了物理、力学、地学、数学等多学科知识,为理解岩石和地震现象提供了有效的途径。
例如,地震断裂力学、地震波传播模拟等方法已经成为岩石力学与地震动力学研究中重要的手段。
2、研究受社会关注随着地震时有发生,人们对于地震的研究和防范也越来越重视,岩石力学与地震动力学研究的目的也逐渐从基础研究转向了应用研究。
如地震波的数值模拟和建筑的抗震设计研究等,这些应用研究的成果也能够为社会的安全保障作出贡献。
二、问题1、研究成果难以应用岩石力学与地震动力学的研究面临的主要 challenge 是研究成果难以直接应用于实际中,如何将理论研究与实践结合起来是关键所在,需要在研究中不断探索新的应用方向和方法。
2、研究领域局限性大岩石力学与地震动力学研究领域大多局限于地质体的力学特性和构造,由于缺乏对地质体的完整认识,不同地区对于地质体的分类和研究方法也不尽相同,因此需要不断探索和创新,丰富其研究领域。
三、未来1、多领域交叉未来的岩石力学与地震动力学研究必须要更加跨学科、更容易推广应用。
在研究中,需要与工科领域、气象科学、数学、实验和测量等领域达成跨学科交叉合作,关注的不再是某一领域的问题,而是面向更多的社会问题进行深入研究。
2、数据智能化技术的不断进步将会为岩石力学与地震动力学的应用研究提供更多的可能性。
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。
浅谈我国岩体力学问题的现状和发展作者:秦明泽来源:《商情》2012年第02期[摘要]本文描述了中国岩石力学在土木工程、地质工程、采矿工程、水利工程、交通工程等的领域出现的应用,同时应用所学的岩体力学知识探讨和处理这类问题的一些现状和特征。
对于岩石力学的发展给出了简单设想。
[关键词]岩石力学现状发展1岩体力学的时代背景岩体力学是介于地学与力学两门学科之间的边缘学科,虽然说不是一门系统的学科,但其能解决传统的土力学不能解决的岩石问题,因此它在各种工程的领域都有广泛的应用。
随着现阶段的矿山开采的智能化和集成化,处理岩体的问题越来越需要应用岩体力学的问题来完成设计和施工。
近几十年来,尽管国内的工程规模和复杂程度的不断加大,我国优秀岩石工作者经过不懈努力,已经累积了在复杂地质条件下修建多种岩石工程的丰富经验。
使得岩体力学的研究工作有了飞速的发展。
这为笔者对本文的编写提供了丰富的资料。
但是从总体上看,与国际先进水平相比,尚有一定的差距。
尤其在综合运用研究成果,并将成果转化为生产力产生效益这一方面,尚嫌不足。
并且不少岩体力学出来的新科研成果,未能充分应用于工程实践中去,发挥出更大的效益。
2我国岩体力学的发展历史和现状在新中国成立前,岩体力学研究基本上属于空白的。
尽管我们的祖先们曾创造过世界瞩目的工程建设,如长城和岷江都江堰。
但是岩体力学作为一门单独的学科进行研究还是相对起步较晚的。
在中华人民共和国成立之后,我国充分发挥社会主义制度的优越性,对岩体力学中的一些前沿课题,在全国范围内组织力量进行了一系列的科技攻关。
即便是在文化大革命期间,岩体力学业的研究工作遭受到极大的干扰,我国的科技人员仍然发挥自强不息的爱国主义精神,在很多的重点水电工程(如葛洲坝,刘家峡)、矿山(工程如金川镍矿)、铁路工程(如成昆线),做出了突出的贡献。
并且在总结了一系列的成功的经验与失败的教训后,我国的优秀科研工作者解决了像葛洲坝和三峡坝区以及秦山核电站等重大的岩石施工的建设项目。
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。
引 ⾔ 岩⽯⼒学是运⽤⼒学原理和⽅法来研究岩⽯的⼒学以及与⼒学有关现象的⼀门新兴科学。
它不仅与国民经济基础建设、资源开发、环境保护、减灾防灾有密切联系,具有重要的实⽤价值,⽽且也是⼒学和地学相结合的⼀个基础学科。
岩⽯⼒学的发⽣与发展与其它学科⼀样,是与⼈类的⽣产活动紧密相关的。
早在远古时代,我们的祖先就在洞⽳中繁衍⽣息,并利⽤岩⽯做⼯具和武器,出现过“⽯器时代”。
公元前2700年左右,古代埃及的劳动⼈民修建了⾦字塔。
公元前6世纪,巴⽐伦⼈在⼭区修建了“空中花园”。
公元前613-591年我国⼈民在安徽淠河上修建了历第⼀座拦河坝。
公元前256-251年,在四川岷江修建了都江堰⽔利⼯程。
公元前254年左右(秦昭王时代)开始出钻探技术。
公元前218年在⼴西开凿了沟通长江和珠江⽔系的灵渠,筑有砌⽯分⽔堰。
公元前221-206年在北部⼭区修建了万⾥长城。
在20世纪初,我国杰出的⼯程师詹天佑先⽣主持建成了北京-张家⼝铁路上⼀座长约1公⾥的⼋达岭隧道。
在修建这些⼯程的过程中,不可避免地要运⽤⼀些岩⽯⼒学⽅⾯的基本知识。
但是,作为⼀门学科,岩⽯⼒学研究是从20世纪50年代前后才开始的。
当时世界各国正处于第⼆次世界⼤战以后的经济恢复时期,⼤规模的基本建设,有⼒地促进了岩⽯⼒学的研究与实践。
岩⽯⼒学逐渐作为⼀门独⽴的学科出现在世界上,并⽇益受到重视。
⽬前国际上已建和正建的⼤坝,⾼度超过300m,地下洞室的开挖跨度超过50m,矿⼭开采深度超过4000m,边坡垂直⾼度达1000m,⽯油开采深度超过9000m,深部核废料处理需要考虑的时间效应⾄少为1万年,研究地壳形变涉及的深度达50-60km,温度在1000oC以上,时间效应为⼏百万年。
今后,随着能源、交通、环保、国防等事业的发展,更为复杂、巨⼤的岩⽯⼯程将⽇益增多。
但是,国际上有许多⼯程由于对岩⽯⼒学缺乏⾜够的研究,⽽造成⼯程事故。
其中最的是法国马尔帕塞(Malpasset)拱坝垮坝及意⼤利⽡依昂(Vajont)⼯程的⼤滑坡。
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。
关于我国岩土力学发展现状和动向的探讨摘要:引入岩土力学定义,分别在计算方面和建立模型方面探讨了我国目前岩土力学的发展状况和提出发展中遇到的问题,通过举例说明各模型优缺点,并提出有效的解决措施。
最后规划了我国岩土力学的动向发展。
关键词:岩土力学、几何分形、模型、岩土Rock and Soil Mechanics on our development status and trends ofQin zongxingLi mingChen yanAbstract: the paper introduces the definition of rock and soil mechanics, respectively in the calculation and model of the rock and soil mechanics development condition and the present problems in development, illustrates the advantages and disadvantages of each model, and put forward effective measures. The final planned our country rock and soil mechanics of development.Key words: rock and soil mechanics, geometry model, fractal, rock and soil1. 引言岩土力学课程是土木工程岩土专业的一个分支,它是一门十分重要的技术基础课。
它主要包括学习岩土力学的基本理论,知道岩土的物理力学性质、强度变形计算、稳定性分析、挡土墙及基坑围护的设计与计算、地基承载力等岩土力学基本理论与方法。
结合有关交通土建、建筑工程、土木工程的理论和施工知识,分析和解决岩体工程及地基基础问题。
我国岩石力学的研究现状及其进展下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改,请根据实际需要进行调整和使用,谢谢!本店铺为大家提供各种类型的实用资料,如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等,想了解不同资料格式和写法,敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!Certainly! Here's a structured Chinese demonstration article on the topic of "我国岩石力学的研究现状及其进展" (Current Research Status and Progress of Rock Mechanics in China):我国岩石力学的研究现状及其进展。