DDA方法的特点及优势

本章采用DDA方法进行裂隙岩体的数值计算,是因为DDA方法具有以下优点,而其他数值计算方法在这些方面较为欠缺,比如有限元法(FEM)等数值分析方法,其计算模型和实际工况差距较大。

(1)与FEM一样,DDA方法根据系统的能量最低原则建立了平衡方程组。然而,由于DDA方法应用的是离散块体,而不是像FEM所用的由节点连接起来的单元,因此,DDA方法可以解决诸如动荷载引起的边界移动所带来的大变形问题。

(2)由于DDA方法采用了隐式解法,它可以应用较大时步解决动力学或准动力学问题;因此,DDA方法提供了无条件数值稳定的快速收敛法。应用显式的离散元法(DEM),为了避免数值不稳定性,还必须谨慎采用时步。

(3)在处理块体接触方面,DDA方法应用的是嵌入式弹簧,而不是DEM中用来防止计算时出现振荡的阻尼弹簧。因此,应用校正荷载可以存储系统能量。(www.xing528.com)

一方面,岩体的不连续面不仅降低了岩石的强度,而且还成为地下水渗流的通道,因此,地下水和裂隙之间的相互作用由渗透力和静水压力产生,这种作用减小了裂隙面上的有效应力,从而降低了裂隙面的摩擦因数和强度,这将导致开挖岩体更容易失稳破坏。

另一方面,DDA方法的源程序不能直接考虑渗流的作用,因此,不少研究者在DDA方法源程序的基础上嵌入了考虑渗流作用的子程序,进而考虑渗流作用对岩体失稳带来的影响。然而,这些方法只是针对具体工况解决具体问题,在推广应用上具有一定的局限性。本章在已有研究的基础上,将深入介绍基于DDA方法的源程序模拟裂隙岩体渗流作用的新方法。