基于水平集坐标的二维节理动态扩展过程无网格法模拟研究

摘要

本文发展了能有效模拟岩体节理拉压破坏动态扩展过程的无网格模拟方法,构造了岩体节理张开和闭合接触摩擦行为的无网格法近似函数,采用水平集坐标描述和捕捉节理在扩展过程中的几何信息.当节理张开时则引入断裂线,并采用衍射准则引入位移跳跃项.当节理闭合时,提出了类似于Goodman接触摩擦单元的无网格近似函数构造方法,考虑节理面上下两侧的相对滑动和法向接触.与Goodman单元或以往的无网模拟不同,本文的接触方法基于材料点而非结点,并与水平集坐标更新算法结合,在处理节理模型生成和动态扩展后的模型更新上更灵活简便,且具有通用性.通过测试拉剪、压剪破坏单节理和雁行节理的静态和动态破坏扩展过程的算例验证了本文方法的正确性和有效性.