第十章 岩体力学数值计算方法 及新进展简介
一、岩体力学的发展与工程地质学等地质学科发 展紧密相关 今天随着科学技术的迅速发展，世界上在矿产 资源勘探，能源开发，工程建设的环境与安全 等方面的需要，对岩体力学提出了更多更高的 要求。大型，特大型的岩体工程修建，都使岩 体力学面临着前所谓遇的难题。这些问题的解 决，一方面要依靠岩体力学的理论与方法的进 一步完善，另一方面，也要求地质学科，尤
与工程中的应用 4.人工智能与专家系统在岩石力学中的应
用
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（二）损伤力学在岩体力学中的应用
将损伤力学的基本方法和过程应用于岩石力学 即岩石损伤力学。岩石损伤力学认为：岩体 内存在有连续分布性的初始缺陷和密集的微 观裂纹，但在宏观上仍可视为连续介质看待。 对于遍布节理，裂隙岩体或呈多组节理分布 的裂隙岩体更切合实际。
三、岩石力学试验与测试方法的进展
（一）在室内模拟试验方面，离心模拟试验由 于具有其他模拟试验方法所不具备的优点而 受到注视。
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• 应用要点：
１.正确划分计算范围与边界条件 2.正确输入岩体参数及初始地应力场 3.采用特殊单元来考虑岩体的非连续性和边界 效应
（三）岩石力学问题的其他数值分析方法 1.边界单元法
有限元法是对问题的微分近似表达式给出了精 确解，它实质上属于微分法。
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与微分法相对应的是积分法，积分法所涉及的 边界可包围整个问题域，而数值分析的离散化 仅在边界上近似。下图表示了在外部问题模拟 时微分法与积分法之间的区别。
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其是工程地质方面的学科的理论与方法进一步 完善。特别是勘探手段与技术方法的发展紧密 相关。因此要发展岩体力学着门学科，应密切 注视工程地质学科方面的发展，它们是相辅相 成密不可分的。
二、固体力学成就在岩体力学中的应用
（一）断裂力学在岩体力学中的应用 目前，岩石断裂力学的应用前景主要如下： 1.岩石的断裂预测与控制断裂; 2.岩石裂纹的形成与扩展.
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1.什么是传统机械按键设计？
传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的 开关按键来实现功能的一种设计方式。
传统机械按键结构层图：
按
PCBA
键
开关 键
传统机械按键设计要点：
1.合理的选择按键的类型， 尽量选择平头类的按键，以 防按键下陷。
2.开关按键和塑胶按键设计 间隙建议留0.05~0.1mm，以 防按键死键。
（二）声波层析技术在岩体力学方面的应用受 到注视。
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声波层析技术在岩体测试中的应用
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四、数值分析在岩体力学中的应用和 发展
（一）数值分析方法的分类
在岩石力学有关领域的数值分析方法应用中， 主要使用的方法为有限元法，边界单元，离 散单元法，拉格朗日单元法及块体理论等
（二）有限元法原理及其应用要点
原理：通过变分原理（或加权余量法）和分区 插值的离散化处理把基本支配方程转化为线 性代数方程，把待解域内的连续函数转化为 求解有限个离散点（节点）处的场函数值。
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• 例子
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五、位移反分析法在岩体力学中的应用 1.位移反分析法：在岩体工程施工开挖过程中，
通过测量位移、应变或应力，来确定岩体的初 始地应力或岩体力学参数。 2.应用 反问题法不仅是参数估计，它的进一步推广应 用是工程预测和险情预报、反馈动态设计、调 整施工方案以及可靠度评价等 六、新的数学计算方法和软科学在岩石力学中的 应用
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2.离散单元法
离散单元法完全强调岩体的非连续性。它认为， 岩体中的各离散单元，在初始应力作用下各块 体保持平衡。岩体被表面或内部开挖以后，一 部分岩体就存在不平衡力，离散单元法对计算 域内的每个块体所受的四周作用力及自重进行 不平衡计算，并采用牛顿运动定律确定该岩块 内不平衡力引起的速度和位移。反复逐个岩块 进行类似计算，最终确定岩体在已知荷载作用 下是否将破坏或计算出最终稳定体系的累计位 移。
3.要考虑成型工艺，合理计 算累积公差，以防按键手感 不良。
离散单元 法算例： 研究地下 煤层开挖 引起冒落 和岩层移 动，研究 冒落带深 度与节理 间距的关
系。
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3.块体理论 块体理论就是针对个性各异的岩体中具有结构 面这一共性，根据集合论柘朴学原理，运用矢 量分析和全空间赤平投影图形方法，构造出可 能有的一切块体类型，进而将这些块体和开挖 面的关系分成可移动块体和不可移动块体，对 几何可移动块体在按力学条件分为稳定块体、 潜在关键块体、关键块体。 此外，在计算方法上，还有半解析法、加权残 余法以及松弛法中的经松弛法以及上述方法的 耦合应用。
பைடு நூலகம்13
1.分形几何及其在岩石力学中的应用 分形几何是近十年来发展起来的研究非线性现 象和图形不规律性的理论和方法，它在处理岩 石断裂形貌、岩石破碎、岩体结构、岩石颗粒 特征等过去认为难以解决的复杂问题，得到了 一系列准确的解释和定量结果。下面图表是分 形几何在岩体结构的分维中的应用。
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2.统计岩石力学 3.系统分析、控制论等软科学在岩石力学