【摘要】：巖體因在地質(zhì)歷史形成過(guò)程中會(huì)發(fā)生巖化，并且受到各種構(gòu)造力和流體壓力的作用，其本身是存在很多天然節(jié)理裂隙等缺陷的。當(dāng)天然作用的應(yīng)力、應(yīng)變和流體壓力引起巖體破壞的時(shí)候，巖體就發(fā)生脆性或半脆性斷裂。本文基于擴(kuò)展有限元理論，借助商業(yè)軟件ABAQUS強(qiáng)大的功能分析了巖石內(nèi)含預(yù)制裂紋情況時(shí)裂紋的萌生、擴(kuò)展、貫通以致試樣最后的破壞模式。并以此對(duì)比試驗(yàn)成果然后將其應(yīng)用于工程分析中，為工程實(shí)踐提供一定的理論基礎(chǔ)�？偨Y(jié)本文中的主要內(nèi)容如下： ①對(duì)國(guó)內(nèi)外巖石斷裂力學(xué)的研究進(jìn)程進(jìn)行了闡述，分別對(duì)有限元方法、無(wú)網(wǎng)格方法、數(shù)值流形方法和擴(kuò)展有限元方法在研究裂紋擴(kuò)展方向的理論方法和進(jìn)程進(jìn)行了分析和對(duì)比。 ②總結(jié)了巖石斷裂力學(xué)相關(guān)理論基礎(chǔ)和擴(kuò)展有限元理論，說(shuō)明了abaqus基于擴(kuò)展有限元理論在研究裂紋擴(kuò)展問(wèn)題時(shí)使用的技術(shù)手段，分析了巖石斷裂力學(xué)在巖石裂紋方面的應(yīng)用知識(shí)，主要包括斷裂判據(jù)、裂紋類(lèi)別和應(yīng)力強(qiáng)度因子算法。 ③通過(guò)數(shù)值分析軟件abaqus模擬不同裂紋傾角和不同裂紋外端距的裂紋萌生、擴(kuò)展和貫通模式，，其中包括裂紋傾角為30°和45°時(shí)裂紋外端距分別為0mm、10mm和20mm六種不同情況的模型破壞模式。并且對(duì)比相應(yīng)每一種相似模型試驗(yàn)成果，以確認(rèn)數(shù)值結(jié)果和試驗(yàn)成果的可靠性；在數(shù)值模擬結(jié)果中，可以更加直觀地了解到不同角度不同裂紋外端距裂紋的不同萌生方式，不同擴(kuò)展模式以及最終的破壞形式。 ④建立雙軸壓縮數(shù)值模型進(jìn)行演算分析，不僅從裂紋的萌生、擴(kuò)展和貫通模式方面分析模型的破壞，還分析了雙軸壓縮模型破壞時(shí)模型的應(yīng)力分布，以此著手從應(yīng)力分布場(chǎng)差異性分析裂紋擴(kuò)展的影響。 ⑤根據(jù)收集的錦屏二級(jí)水電站資料，基于ABAQUS平臺(tái)建立數(shù)值模型以此分析裂紋在該工程中的影響，分析了不同卸載階段洞周裂紋萌生與擴(kuò)展情況，以及最終完全應(yīng)力釋放階段洞周的應(yīng)力位移分布場(chǎng)與裂紋布置的關(guān)系，為工程應(yīng)用提供一定的依據(jù)。
[Abstract]:Rock mass has many defects, such as natural joints and fractures, because of its lithotization during the formation of geological history, and it is affected by various tectonic forces and fluid pressures. When natural stress, strain and fluid pressure cause rock mass failure, brittle or semi-brittle fracture occurs. Based on the extended finite element theory and the powerful function of commercial software ABAQUS, the crack initiation, propagation and penetration in rock with precast cracks are analyzed in this paper. The experimental results are compared and applied to engineering analysis, which provides a theoretical basis for engineering practice. The main contents of this paper are summarized as follows: 1 the research process of rock fracture mechanics at home and abroad is expounded, the finite element method, the meshless method, respectively. The numerical manifold method and the extended finite element method are analyzed and compared in the theoretical methods and processes of studying the crack propagation direction. 2 the related theories of rock fracture mechanics and the extended finite element theory are summarized. This paper explains the technical means used by abaqus in studying crack propagation based on the theory of propagating finite element, and analyzes the application knowledge of rock fracture mechanics in rock crack, mainly including fracture criterion. The numerical analysis software abaqus is used to simulate the crack initiation, propagation and penetration mode with different crack inclination and outer end distance. It includes six different failure modes of crack with 30 擄and 45 擄crack dip angle, respectively, where the outer end distance of the crack is 0 mm / 10 mm and 20mm is different. In order to confirm the reliability of the numerical results and the experimental results, the different initiation modes of cracks with different angles and outer distance can be more intuitively understood in the numerical simulation results. Different propagation modes and ultimate failure modes. (4) the numerical model of biaxial compression is established to analyze the failure of the model not only from the aspects of crack initiation, propagation and penetration mode, but also from the point of view of crack initiation, propagation and failure mode. The stress distribution of the model during the failure of the biaxial compression model is also analyzed, so as to analyze the influence of crack growth from the stress distribution field difference. 5. According to the data collected from Jinping II Hydropower Station, A numerical model based on ABAQUS platform is established to analyze the influence of cracks on the project, and the crack initiation and propagation around the hole in different unloading stages are analyzed. The relationship between the stress and displacement distribution field around the hole and the crack arrangement in the final complete stress release stage provides a basis for engineering application.
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：TU45

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