浅论dda方法及其在裂隙岩体工程中的应用研究

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1、山东大学硕士学位论文DDA方法及其在裂隙岩体工程中的应用研究姓名：柳刚申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：李术才20090525山东大学硕士学位论文摘要DDA是一种继离散元法之后用于分析节理岩体的非连续变形分析方法。该方法可以用来计算块体系统动力学和静力学问题，实际上，只要将块体单元划分足够小，块体之间的节理粘结强度足够大，DDA也可以模拟连续体的受力问题。论文首先对与DDA平行的各种岩土力学数值方法进行了系统的介绍，并指出了各自特点。然后对DDA的基本理论进行了初步研究和探讨，在熟悉DDA原理和算法基础上，将石根华博士赠送的DDA程序中的平面应力模型改为常用的平面应变模型，并对DDA前

2、后处理做了部分改进。研究了形成块体单元的结构面的聚类分组方法，提出了将图像处理技术应用于DDA建模的思想并进行了实际应用。并对DDA方法初步研究了唐家山滑坡启动和隧道顶板塌方，模拟效果较好。本文具体研究工作内容如下：(1)较深入学习并研究了DDA的接触算法等核心知识，将原有的线弹性平面应力模型修改为平面应变模型。初步编写了用于将ANSYS单元网格转化为DDA所需的单元建模数据的程序，为DDA建模增加了新的手段。(2)DDA中的块体单元是模拟实际结构面切割而成的，在获取结构面第一手资料后，需要研究建立结构面的分布概率模型，形成结构面网络。这需要用到结构面分组技术。本文将聚类分析方法用于结构面分组

3、，通过MATLAB编程实现了结构面产状的动态分类，效果较好。(3)DDA一般用于分析材料非连续变形，如何用DDA方法考虑岩土体非均质性的细观空间分布，本文对此进行了初步的研究工作。本文首次提出了将数字图像技术用于DDA建模的方法，借助数字图像技术获取岩体材料非均质性的细观几何分布信息，运用图像矢量化(给出了图形矢量化算法)将其转化为通用的DXF格式数据文件，实现了考虑岩石非均质性的细观空间分布的DDA建模。(4)文章将DDA用于滑坡的数值模拟的研究，验证了滑坡启动判据的可靠性，并指出了影响滑坡启动(稳定性)的相关因素。同时，将DDA方法用于隧道顶板塌方的分析，效果较好。关键词：DDA方法；动态

4、聚类分析；数字图像处理；图像矢量化；滑坡模拟；山东大学硕士学位论文ABSTRACTDiscontinuousDeformationAnalysis(DDA)method．presentedafterDiscreteElementMethod(DEM)，isanumcricalmethodcarlbeappliedtoanalysisjointfracturerockandcomputedynamicandstaticbehaviorofblocksystems．Exactly,DDAmethodcallbealsotoanalyzeforceresponseofcontinuousmateri

5、alifcohesivestrengthofvirtualjointisbigenoughandblockelementissmallenough．Mostofnumericalmethods，paralleledwimDDA，ingeo-mechanicsengineeringarefirstlyintroducedinthispaper,applicationandimportantprincipleofthesenumericalmethodsisdiscussedpreliminarily．BasictheoryofDDAmethodandsomeachievementsofresea

6、rchwerethenpresented，whichisonbasisofunderstandingcoreDDAprogralTlcode．Forinstance，becauseofweaknessinpre-processerandpostprocesserofDDA，aapproachusingAPDLandC／C++languageiscarriedouttoimplementmodelingofDDA．Besides，anovelideaisproposedtomodelingbyusingdi百talimageprocessing(Dm)technology,whichCanobt

7、ainmeso—geometriesinformationaboutdistributionofmanymineralsinrocksample．Inaddition，Clusteringmethodisappliedtoidentifystructuralplaneofrockmass，whichWasaccomplishedinplatformofMATLAB．Finally,Tangjias