地震作用下地下洞室围岩损伤局部化破坏过程的广义粒子动力学数值模拟

The dynamic mechanical behaviours of crack-weakened rock mass and the dynamic failure mechanism of underground tunnel will be investigated in this project. The dynamic strength criterion of crack-weakened rock mass will be proposed. The dynamic damage constitutive laws of the virtual internal bonds will be established. The relationship between the material constants and the shear and normal stiffness of the virtual internal bonds will be derived. The pairwise force function between the material points will be determined. General particle dynamics code will be compiled to model dynamic damage localization unstability process of underground tunnel under seismic loads. The relationship between peak ground acceleration and damage degree of underground tunnel will be established. The failure threshold of underground tunnel under seismic loads will be proposed. Seismic design method of underground tunnel will be improved. The studies will be helpful to reveal the dynamic response law and the dynamic failure process of underground tunnel, and provide the scientific basis for urgent seismic design, the safe construction and operation.

本项目紧密围绕裂隙岩体动态力学特性与岩体地下洞室动力灾变失效机制这两个关键科学问题开展研究，提出裂隙岩体动态强度准则，建立粒子间虚内键上的动态损伤本构模型，获得粒子间虚内键上的法向、切向刚度与岩石宏观动态力学参数之间的关系，确定粒子间虚内键上的对点力，编制广义粒子动力学数值计算程序，模拟地震作用下地下洞室围岩损伤局部化失稳过程，揭示地下洞室动力灾变失效机制，建立峰值地面加速度与地下洞室损伤破坏程度相关关系，提出地震作用下岩体地下洞室的破坏阈值，提出或改进地下结构抗震设计方法。该项目的研究成果有助于揭示地下洞室的动力响应规律和动力灾变过程，为目前急需的地下洞室的抗震设计、安全建设和运营提供科学依据。

本项目紧密围绕裂隙岩体动态力学特性与岩体地下洞室动力灾变失效机制这两个关键科学问题开展研究，提出了裂隙岩体动态强度准则，建立了粒子间虚内键上的动态损伤本构模型，获得了粒子间虚内键上的法向、切向刚度与岩石宏观动态力学参数之间的关系，确定了粒子间虚内键上的对点力，编制了广义粒子动力学数值计算程序，模拟了地震作用下地下洞室围岩损伤局部化失稳过程，揭示了地下洞室动力灾变失效机制，建立了峰值地面加速度与地下洞室损伤破坏程度相关关系，提出了地震作用下岩体地下洞室的破坏阈值，改进了地下结构抗震设计方法。该项目的研究成果有助于揭示地下洞室的动力响应规律和动力灾变过程，为目前急需的地下洞室的抗震设计、安全建设和运营提供科学依据。