合作案例

柱状节理岩本构开发

 

柱状节理玄武岩作为高度节理化的特殊结构岩体,其岩体力学性质远比层状结构、块状结构、镶嵌结构岩体复杂。当柱状节理岩体作为工程岩体时,其非线性、非连续性、各向异性和破裂松弛特性都尤为突出。

浙江中科ITASCA科研人员率先在国内开展柱状节理岩体力学性质研究,于2007年撰写了《柱状节理岩体各向异性力学性质与工程应用》博士论文,并且得到潘家铮院士评阅。

随后数年,在持续跟踪白鹤滩导流洞、巨型尾水调压室穹顶、坝基等部位柱状节理岩体工程问题研究中,形成并且完善了可以直接应用于工程实际的非连续和连续数值模拟分析方法。

基于三维离散元3DEC技术可以直接模拟非规则的柱体结构特征,同时,在研究岩体尺寸效应基础上,开展中小尺度的数值试验,探讨柱状节理岩体各向异性的变形、强度、剪胀等特性。此外,根据原位试验模拟可以反演柱状节理细观力学参数。 

连续方法在考虑尺寸效应基础上,通过在FLAC3D平台研发适用于大尺度柱状节理岩体的等效连续本构模型,以实现模拟足够密集的海量柱状节理面的影响,同时,极大程度地提高计算效率。 

 

浙江中科ITASCA于2013年邀请了P. Cundall院士(他作为岩土工程界应用最为广泛的FLAC、离散元、PFC数值计算方法的鼻祖,在研究和描述复杂岩体力学特性方面具有极其深厚的造诣。此外,他还在80年代即结合美国哥伦比亚玄武岩流岩石力学特性研究开展了一系列的基础性研究工作,是复杂岩体力学性质研究方面最杰出的专家)和C. Detournay博士赴白鹤滩工程现场勘查,并针对特殊的非规则柱状节理岩体定制研发了专用本构模型。

采用基于研发本构模型的计算结果与解析法、3DEC方法一致,同时能够极大地提升计算效率,实现将先进的数值模拟技术应用于工程实际的快速分析与决策中。