[發(fā)明專利]一種粘土結(jié)構(gòu)物裂縫擴展深度的定量計算方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910089087.3
• 申請日: 2009-07-28
• 公開（公告）號: CN101614537A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發(fā)明（設計）人: 李全明;張丙印;王云海;鐘茂華;張興凱;謝旭陽;趙軍;馬海濤;付士根;王慶
• 申請（專利權(quán)）人: 中國安全生產(chǎn)科學研究院
• 主分類號: G01B21/18
• 分類號: G01B21/18;G01N3/08
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 胡小永

技術領域

本發(fā)明涉及一種尾礦壩、土質(zhì)邊坡、堤防等由粘土類材料堆筑的結(jié)構(gòu)物中裂縫擴展深度的定量計算方法。

背景技術

尾礦壩、土質(zhì)邊坡、堤防等大型巖土工程，大都以粘土類材料堆筑形成，這些粘土結(jié)構(gòu)物發(fā)生潰壩、滑坡及潰堤等災害大都以橫縱向貫穿裂縫為先導，充分認識粘土結(jié)構(gòu)物裂縫產(chǎn)生和擴展規(guī)律，定量計算并預測粘土結(jié)構(gòu)物中裂縫擴展深度，對于預防安全生產(chǎn)事故的發(fā)生，確保這些粘土結(jié)構(gòu)物周邊人民群眾生命財產(chǎn)安全具有重要意義。

長期以來，國內(nèi)外學者針對粘土結(jié)構(gòu)物裂縫問題的研究大都側(cè)重于土體抗拉強度的測定，尚無粘土結(jié)構(gòu)物裂縫擴展深度的定量計算方法，尚無衡量粘土結(jié)構(gòu)物抵抗裂縫擴展能力的指標和方法，主要依據(jù)工程經(jīng)驗、粘土結(jié)構(gòu)物受壓程度進行定性判斷和說明，這些現(xiàn)有技術存在受主觀性因素影響較多，操作性差、缺乏科學依據(jù)等缺點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就在于提供一種粘土結(jié)構(gòu)物裂縫擴展深度的定量計算方法，以解決上述現(xiàn)有技術中的缺陷。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是采用一種粘土結(jié)構(gòu)物裂縫擴展深度的定量計算方法，該方法包括：

S1、用一條含密集、平行裂縫的斷裂帶來描述粘土結(jié)構(gòu)物的宏觀裂縫；

S2、利用粘土材料的拉伸實驗，求解粘土結(jié)構(gòu)物斷裂帶抵抗裂縫擴展能力的斷裂能和抗拉強度；

S3、利用所求解的斷裂能指標，求解粘土結(jié)構(gòu)物斷裂帶尺寸；

S4、根據(jù)所述斷裂帶尺寸，劃分單元網(wǎng)格；

S5、利用有限元計算方法，對所劃分的每個單元網(wǎng)格計算受力變形，獲得某縫面作用力下的裂縫擴展深度。

其中，所述步驟S5包括：

S5-1、根據(jù)開裂準則，判斷每個單元網(wǎng)格是否開裂；

S5-2、若沒有開裂，則利用整體坐標系下的各向同性非線性彈性模型表示應力應變的非線性關系；

若已開裂，則利用局部坐標系下的各向異性鈍斷裂帶模型描述該單元的開裂后的非線性關系；

S5-3、通過整體坐標系與局部坐標系轉(zhuǎn)換矩陣，將開裂后的單元網(wǎng)格的非線性關系轉(zhuǎn)化為整體坐標系的關系，獲得某縫面作用力下的裂縫擴展深度。

其中，所述步驟S5-1的開裂準則為當單元網(wǎng)格的最小主應力達到抗拉強度時，粘土材料會發(fā)生拉伸破壞，并在垂直于最小主應力的方向發(fā)生裂縫。

其中，所述步驟S5-2中的各向同性非線性彈性模型為：