基于ABAQUS软件的岩体渗流-应力耦合效应分析
Coupling Effect Analysis of Stree & Seepage Fields of Rock Mass Based on ABAQUS
岩体渗流-应力耦合是岩土工程研究的热点问题之一.由于岩体本构、自身结构以及所处环境的复杂性,使得岩体渗流-应力耦合十分复杂.本文在前人研究基础上,开展了以下研究工作:一、以岩石力学与渗流力学理论为基础,根据渗流-应力耦合理论,建立岩体渗流-应力耦合运动方程,给出了耦合方程的有效数值求解方法;二、利用大型通用有限元软件ABAQUS对岩体应力场、渗流场以及两场耦合三种工况开展了数值分析.模拟结果表明,岩石内的水位线近似成一条上凸的曲线,水位线变的非常陡峭,表明水力梯度最大,在等水位线上,左边界的水位线比较密集;靠近底边界的剪应力值较大;从应变的大小来看,X方向对数应变最大,Y方向次之;孔压正比于孔隙比,同时孔压越大,位移就越大.本文以水坝的地基为算例,研究渗流场和应力场的耦合效应.结果显示:由于水压和坝体对地基的压力不均匀,所以地基内的水位线近似成两条弧线,且靠近岩石左边界的水位线最陡,表示水力梯度最大,孔压变大;Z方向的水平应力最大,其次是X方向的水平应力,再次是有Y方向的应力;水压作用下岩石内的剪应力最大,其次是坝体在重力作用下,而介于水压和坝体中间的剪应力相对来说较小;垂直位移比水平位移显著.论文研究结果对岩体以及地面的沉降预防、基岩失稳等研究具有参考价值.
- 作者：
- 薛彩虹
- 学位授予单位：
- 武汉工业学院
- 专业名称：
- 岩土工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2011年
- 导师姓名：
- 刘建军
- 中图分类号：
- TU45
- 关键词：
- 流固耦合；耦合效应；孔隙；数值模拟；ABAQUS
- flow and solid coupling；coupling effect；numerical simulation；ABAQUS