【物理应用】基于摩尔库仑准则实现应变软化岩体的围岩-支护相互作用附matlab代码

1 内容介绍

我国是一个多山的国家,随着公路建设逐渐走进山区,山区公路隧道开始出现并逐渐向着更长、更大的方向发展,在隧道设计与施工过程中正确判断隧道围岩的稳定性极其关键。对于岩石介质尤其是软岩或高地应力作用下的硬岩,大部分都具有应变软化和塑性扩容的特性。目前对岩体应变软化模型理论和数值模拟国内外的研究越来越多,但是关于隧道围岩应变软化的研究还很欠缺。

2 仿真代码

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%无支护时弹塑性应变软化计算程序,压为正支护时围岩处于弹性

clear;

clc;

close;

tic;

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

b=5; %隧道半径

s0=26e6; %初始地应力

Ep=20e9; %初始变形模量

Er=12e9; %残余变形模量

EL=30e9; %衬砌模量

VL=0.2; %衬砌泊松比

TL=0.5; %衬砌厚度

rn=b-TL; %衬砌内径

v=0.28; %泊松比

Gp=Ep/(1+v)/2; %剪切模量

Gr=Er/(1+v)/2; %剪切模量

Cp=6e6; %峰值粘聚力

%%%%%%%%%%%绘制云图 %numk 表示第numk次卸荷的结果

nn = 72;

rr = Glob_RR(:,numk);

theta = pi*(-nn:nn)/nn;

X = rr*cos(theta);

Y = rr*sin(theta);

%%%%%%%%%%%%%%%塑性区

if Rs(numk,1)<b %说明残余区没有产生

Glob_gfq(1:len,numk)=10;

Glob_gfq(len+1:n+cc+1,numk)=0;

CCgfq = Glob_gfq(:,numk)*ones(1,length(theta));

figure('name','contour_gefenqu')

pcolor(X,Y,CCgfq)

axis equal tight;

shading interp;

colorbar;

colormap(jet);

set(gca,'XLim',[-40 40]);%X轴的数据显示范围

set(gca,'YLim',[-40 40]);%Y轴的数据显示范围

else

Glob_gfq(1:len1,numk)=20;

Glob_gfq(len1+1:len2,numk)=10;

Glob_gfq(len2+1:n+cc+1,numk)=0;

CCgfq = Glob_gfq(:,numk)*ones(1,length(theta));

figure('name','contour_gefenqu')

pcolor(X,Y,CCgfq)

axis equal tight;

shading interp;

colorbar;

colormap(jet);

set(gca,'XLim',[-40 40]);%X轴的数据显示范围

set(gca,'YLim',[-40 40]);%Y轴的数据显示范围

end

%%%%%%%%%%%%%%%径向应力

CCsr = Glob_sr(:,numk)*ones(1,length(theta));

figure('name','contour_rad_stress')

pcolor(X,Y,CCsr)

axis equal tight;

shading interp;

colorbar;

colormap(jet);

set(gca,'XLim',[-40 40]);%X轴的数据显示范围

set(gca,'YLim',[-40 40]);%Y轴的数据显示范围

%%%%%%%%%%%%%%%切向应力

CCst = Glob_st(:,numk)*ones(1,length(theta));

figure('name','contour_cir_stress')

pcolor(X,Y,CCst)

axis equal tight;

shading interp;

colorbar;

colormap(jet);

set(gca,'XLim',[-40 40]);%X轴的数据显示范围

set(gca,'YLim',[-40 40]);%Y轴的数据显示范围

%%%%%%%%%%%%%%%径向应变

CCer = Glob_er(:,numk)*ones(1,length(theta));

figure('name','contour_rad_strain')

pcolor(X,Y,CCer)

axis equal tight;

shading interp;

colorbar;

colormap(jet);

set(gca,'XLim',[-40 40]);%X轴的数据显示范围

set(gca,'YLim',[-40 40]);%Y轴的数据显示范围

%%%%%%%%%%%%%%%切向应变

CCet = Glob_et(:,numk)*ones(1,length(theta));

figure('name','contour_cir_strain')

pcolor(X,Y,CCet)

axis equal tight;

shading interp;

colorbar;

colormap(jet);

set(gca,'XLim',[-40 40]);%X轴的数据显示范围

set(gca,'YLim',[-40 40]);%Y轴的数据显示范围

%%%%%%%%%%%%%%%径向位移

CCu = Glob_u(:,numk)*ones(1,length(theta));

figure('name','contour_rad_disp')

pcolor(X,Y,CCu)

axis equal tight;

shading interp;

colorbar;

colormap(jet);

set(gca,'XLim',[-40 40]);%X轴的数据显示范围

set(gca,'YLim',[-40 40]);%Y轴的数据显示范围

%%%%%%%%%%

xxx1=[xx1 xx2]'; %支护前、后的位移

yyy1=[yy1 yy2]'; %支护后的总的支护力（虚拟+衬砌）

xxx2=[ini_u(1,:) Elas_u(1,1:elaxh) xx2]'; %支护前、后(弹性段+塑性段)的位移 =xxx1

yyy2=[ini_pi(:,1)' AF_PIE(1:elaxh,1)' yy2x]'; %支护前后（弹性段+塑性段）的虚拟支护力

3 运行结果

4 参考文献

[1]陈松等. "基于摩尔-库仑准则的断续节理岩体复合损伤本构模型." 岩土力学 39.10(2018):11.

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