非连续变形方法：理论与地下洞室模拟应用

非连续变形方法理论研究及其在地下洞室中的应用是一篇深入探讨新兴数值模拟技术的学术论文。作者黄强和盘霞分别来自河海大学水利水电工程学院和土木工程学院，他们关注的是非连续变形分析方法（DDA），这是一种针对非连续块体系统不连续位移和变形的创新理论。DDA方法自1986年石根华的工作后，因其能够精确模拟岩体的真实行为，特别是在处理结构面和接触力方面，受到国际上岩土工程界的广泛认可。 DDA的基本理论建立在自然存在的岩体被结构面分割成不同块体的基础上。这种方法的核心是将每个块体视为独立的刚体，其运动包括刚体位移、转动、正应变和剪应变。非连续变形分析通过设定块体位移作为未知量，构建了一个受非连续面控制的块体系统。块体间的交互以接触和几何约束为纽带，允许在运动过程中发生接触或分离，这使得DDA在模拟动态变化的地下洞室开挖等问题时，能够更准确地反映工程实际中的变形行为。 相较于传统的有限元法，DDA的优势在于能够更好地模拟接触面的力学行为，包括接触状态和接触力，从而得到更符合工程实际的计算结果。这种方法遵循最小势能原理，结合动力学和静力学，以矩阵形式统一处理块体间的相互作用和内部变形，具有坚实的运动学理论基础和严谨的平衡假设。 在论文中，作者不仅概述了DDA的基本理论，还介绍了其求解过程和存在的不足，以及如何通过FORTRAN编程实现DDA的模拟。他们展示了如何利用DDA方法对某一大型水电站地下厂房的开挖过程进行仿真，这显示了该方法在实际工程中的应用潜力。 这篇论文对非连续变形分析方法的理论基础、应用优势以及其实现方式进行了详尽的阐述，对于理解和发展岩土工程领域的数值模拟技术具有重要的价值。通过与有限元法的比较，它突显了DDA在解决复杂地下结构问题上的优越性，为岩土工程领域的未来研究和实践提供了新的思考视角。