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如何解决目前岩土工程面临的三大“瓶颈” [复制链接]

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离线luguihai
 

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只看楼主 倒序阅读 使用道具 楼主  发表于: 2010-06-28
— 本帖被 土老帽 从 讨论精华区 移动到本区(2010-08-17) —
1.岩石力学面对的“数据是有限”的问题
    岩石力学面对的问题是数据是有限的,不仅是输入给模型的基本参数(例如原岩应力、材料性能等)很难准确地获取,而且能对过程的演化提供一些重要的反馈信息或者能校正模型的测量是很少的。在现阶段,由于“参数给不准”,我们未能获得足够的数据用于理论分析和数值模拟。有限的数据己成为岩石力学理论分析和数值模拟的的一个“瓶颈”间题。
2.许多岩石力学与工程问题的破坏机理是不清楚的
    自然界中,岩体被各种构造形迹(如断层、节理、层理、破碎带等)切割成既连续又不连续的地质体,随切割程度的不同,形成松散体一弱面体一连续体的一个序列,这一岩体序列要比迄今为止人类熟知的任何工程材料都复杂,它几乎到处都在变化着。因此,岩体的变形破坏特征是极其复杂的,且多半是高度非线性的,岩体力学问题多具有病态结构,研究的对象也在不断地变化,很难找到一种精确的算法进行求解。在目前的条件下,人类对岩体在复杂条件下的变形破坏机理的理解可以说是甚少的。正因为如此,许多岩石力学过程的数学描述要么是不存在的,要么是弱的或者是不完全的。更糟的是,没有任何可以被广泛接受的概念模型。所以,人们在理论分析和数值模拟岩体力学问题时,经常不得不在特定条件下进行假设,套用已有的理论和定理进行处理,致使分析结果常常与实际出入很大。如果认为输人参数、边界条件、几何方程和平衡方程是基本符合实际的,那么在对计算结果影响很大的岩体本构模型的给定上却带有相当程度的盲目性。对真实岩体本构模型的研究尚不完善,何况还涉及到对目前各种假定下得到的本构模型的选择上。与“有限的数据”这一间题一样,“对岩体的破坏机理理解不清”也已成为岩石力学理论分析和数值模拟的另一个“瓶颈”问题。因此,要进一步提高计算的可靠性,就必须解决输入的参数和本构模型的准确性识别问题。
3.开挖结构是难度自增压系统
    一般地,开挖结构都是难度自增殖系统,即随时间演化,如果不及时处理,难度就会自增殖,而且对外部扰动特别敏感。这种难度自增殖系统在开挖深度的增加、多空间开挖系统、开挖尺寸的增大等各种情况下将表现得更为复杂。
(1)开挖深度的增加导致开采的应力、温度等的增加,高应力下硬岩容易出现岩爆和岩崩。
(2)复杂的开采系统、高大酮室群等一般是多空间开挖系统。多空间开挖系统要比单空间开挖系统复杂得多。开挖结构尺寸的增大将导致更复杂的自增殖系统。在开挖过程中,岩石材料性质是多变的,各点的弹、塑、粘性质也是多变的,既有能量耗散,也有能量聚集,不过这些变化速度不是很快,看起来各空间好像是稳定的,但实际上这种稳定本质上是一种动态平衡过程,它的突变频率有增加的趋势。只要开挖工程在进行,就避免不了诸多空间之间的岩石和矿柱受到多因素的干扰,这些干扰发展到一定程度,或者地下空间发展到一定的规模,即使是微笑的干扰,也能够引起岩层的突然崩溃性破坏。
    以上问题大家可以发表自己的意见和建议,欢迎交流。


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土老帽 土币 +250 - 2010-06-28
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只看该作者 1楼 发表于: 2010-06-28
  作者提的是岩石力学研究中的问题,目前,岩石力学的研究总体进展不大。希望未来会有所突破,但个人觉得不会是数值方法的研究上。
离线luguihai

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只看该作者 2楼 发表于: 2010-06-28
数值应该是一个方向,我觉得会在非线性和智能岩石力学方面发展,目前很多理论缺少数学方面的支持
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只看该作者 3楼 发表于: 2010-06-28
论坛讨论一下能解决的都不是难题,
凡是难题,都不是论坛所能解决的。
淡泊以明志·宁静以致远

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只看该作者 4楼 发表于: 2010-06-29
数值模拟能在多大程度上符合现实情况?
晴天一身土
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只看该作者 5楼 发表于: 2010-06-30
对于这三个为题我自己说明一下,有可能是我说的不够准确。
1.参数不准确
    目前岩土工程数据参数多数是通过原位测试以及室内土工试验得出的,受各种因素的影响(包括仪器操作、仪器本身的问题、岩土体的环境、全局构造等),得出的结果肯定是有偏差的(做过土工试验的人都知道,实验数据是怎么来的,这里就不多说),这个偏差造成的问题包括两个方面,即为”过“和”不及“,也就是保守(浪费)和风险性问题。假如说给定的试验数据完全是准确的,对于数值模拟来说谁还能说是不符合实际。数值模拟的过程主要包括以下几个步骤:建模、初始应力分析、设计计算。数值模拟计算里面一个最主要的内容就是参数调整,一般数值模拟第一次试算很难得到自己想要的结果,需要对参数进行调整。我想这同样也说明了参数是不准确的。
2.岩体的变形破坏机制不明确
这个应该很好理解,岩体处于复杂的地质环境中,他的变形破坏机制是不明确的,我们目前也无法给出准确的数学表达式;室内模拟实验本身就是不准确的,”此岩体非彼岩体“,岩体就是一个”黑匣子“,看得见的在匣子外面,未知的在匣子里面。
3。开挖过程是难度自增过程
人类在利用改造地球的同时也在破坏地球,开挖是难度自增问题,特别是基坑开挖问题为城市和地下工程的热点和难点。
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离线luguihai

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只看该作者 6楼 发表于: 2010-06-30
大家可以再去看看——“数值模拟能在多大程度上符合现实情况”这个帖子,两个帖子可以相互联系一下。
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只看该作者 7楼 发表于: 2010-07-10
提的问题既尖锐,又很准确到位。
paul
离线sattliate

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只看该作者 8楼 发表于: 2010-08-16
认真学习中
想说就说
离线libaobao

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只看该作者 9楼 发表于: 2011-07-30
一定要注意安全
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只看该作者 10楼 发表于: 2011-11-11
岩土工程以经验为主,理论计算、数值模拟仅供参考。岩石力学参数、土体物理性质指标取值也与试验关系很大,问题简单也异常复杂。关键是看工程可能失败时的,破坏程度。破坏力大,影响生命安全时,必须保守再保守。记住,别人的安全在岩土设计师的手里,基坑、巷道的塌方,会使经济受损,严重时生命丧失。现在是责任终身制呀,想跑吗?呵呵,安全第一,经济第二!没有安全,肯定没有经济!
离线youlin

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只看该作者 11楼 发表于: 2011-11-13
想法很好啊!!!顶!!
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