›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (9): 2721-2727.doi: 10.16285/j.rsm.2016.09.038

• 数值分析 • 上一篇    下一篇

节理岩体力学性能不确定性分析方法研究

张翠莲   

  1. 内蒙古阿拉善左旗水利工作队,内蒙古 阿拉善盟 750300
  • 收稿日期:2015-11-23 出版日期:2016-09-12 发布日期:2018-06-09
  • 作者简介:张翠莲,女,1964年生,高级工程师,本科,主要从事水利工程设施设计、施工方面的研究工作。

Uncertainty analysis of mechanical behavior of jointed rock mass

ZHANG Cui-lian   

  1. Water Conservancy Working Team of Alxa Left Banner in Inner Mongolia, Alashan, Inner Mongolia 750300, China
  • Received:2015-11-23 Online:2016-09-12 Published:2018-06-09

摘要: 基于连续介质损伤力学框架,通过损伤张量和有效应力来描述节理岩体的力学性能,自主研发了基于损伤力学模型的有限元程序(CD-FEM),用于节理岩体等效力学性能研究。同时,采用Karhunen-Loeve(K-L)展开来分解随机输入场,用混沌多项式来表示随机输出场,采用概率配点法生成配点,再由连续损伤有限元分析系统CD-FEM求解确定性方程组,最终得到输出域的统计数据,从而提出了一种将随机分析与基于连续损伤力学模型的数值分析方法解耦进行节理岩体不确定性力学行为分析的方法。利用该方法,对一典型节理岩体在加载条件下的力学行为进行不确定性分析,并与蒙特卡罗方法进行对比,结果表明,所提方法的计算量大大减少,极大地提高了节理岩体力学性能不确定性分析的效率,可应用于对节理岩体在不同载荷条件下的不确定性进行分析。

关键词: 连续损伤模型, 随机分析, 概率配点法, 随机场, Karhunen-Loeve展开

Abstract: Based on the framework of continuum damage mechanics (CDM), mechanical properties of jointed rock mass are characterized by using damage tensor and the effective stress. A numerical code named CD-FEM is developed to study the equivalent mechanical behaviour of rock mass. To investigate the uncertainty mechanical behavior of jointed rock mass, random input fields are represented using the Karhunen-Loeve expansion, and random output fields are expressed by polynomial chaos expansions. Probabilistic collocation method is used to generate collocations, and then the numerical code CD-FEM is adopted to solve the deterministic equations. Finally the output domain statistical results are obtained, from which a method for uncertainty analysis of jointed rock mass is proposed by the coupling of random analysis and CDM-based finite element method. The uncertainty analysis of mechanical behaviour of a typical jointed rock mass under external loading is conducted by this method. The computational efficiency of the proposed method is improved to a greater extent than that of the Monte-Carlo method. The developed method can be used to analyze efficiently the uncertainty of mechanical behavior of jointed rock mass under different loading conditions.

Key words: continuum damage model, stochastic analysis, probabilistic collocation method, random field, Karhunen-Loeve expansion

中图分类号: 

  • TU 452

[1] 夏侯云山, 张抒, 唐辉明, 刘晓, 吴琼, . 考虑参数空间变异结构的结构化交叉约束 随机场模拟方法研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4935-4945.
[2] 郭重阳,李典庆,曹子君,高国辉,唐小松. 考虑空间变异性条件下的边坡稳定可靠度高效敏感性分析[J]. , 2018, 39(6): 2203-2210.
[3] 蒋水华,曾绍慧,杨建华,姚 池,黄劲松,周创兵,. 不排水抗剪强度非平稳随机场模拟及边坡可靠度分析[J]. , 2018, 39(3): 1071-1081.
[4] 程爱平,肖 术,许梦国,王 平,刘艳章,. 基于广义Hoek-Brown准则的节理岩体强度及变形参数随机分析[J]. , 2017, 38(1): 205-213.
[5] 陈 健,王占盛,戎虎仁,. 互相关参数随机场反演的“一体两分”方法[J]. , 2016, 37(6): 1773-1780.
[6] 舒苏荀,龚文惠. 二维随机场下边坡稳定性的径向基函数神经网络分析法[J]. , 2015, 36(4): 1205-1210.
[7] 王长虹 ,朱合华 ,钱七虎,. 克里金算法与多重分形理论在岩土参数随机场分析中的应用[J]. , 2014, 35(S2): 386-392.
[8] 闫澍旺 ,郭林坪 ,曹永华,. 岩土工程可靠度分析中方差折减函数确定的一般规律[J]. , 2014, 35(8): 2286-2292.
[9] 王 涛 ,周国庆 ,阴琪翔 ,夏利江,. 岩土参数随机场离散的三角形单元局部平均法[J]. , 2014, 35(5): 1482-1488.
[10] 张社荣,王 超,孙 博. Bayes约束随机场下坝基溶蚀区随机模拟方法及其影响分析[J]. , 2013, 34(8): 2337-2346.
[11] 张社荣,严 磊,王 超,孙 博,撒文奇. 基于随机有限元法的溶蚀坝基系统建坝适应性评价[J]. , 2012, 33(2): 597-603.
[12] 张继周,缪林昌,陈俊波. 苏中腹地湖相软土土性参数变异性统计描述[J]. , 2010, 31(2): 471-477.
[13] 汪莹鹤,王保田,安彦勇. 基于CPT资料的土性参数随机场特性研究[J]. , 2009, 30(9): 2753-2758.
[14] 闫澍旺,朱红霞,刘 润. 天津港土性相关距离的计算研究和统计分析[J]. , 2009, 30(7): 2179-2185.
[15] 王 飞,王 媛,倪小东. 渗流场随机性的随机有限元分析[J]. , 2009, 30(11): 3539-3542.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!