巖石力學-實驗報告

1、巖石力學 -實驗報告巖石力學與工程實驗報告一、實驗目的1、熟悉運用巖石力學的 phase 軟件；2、運用巖石力學的基本理論，來計算某地的地應力值。二、實驗軟件1、巖石力學 phase 軟件；2、autocad2006;3、 matlab6.5 軟件；4、microsoftoffice2003 軟件 。三、實驗方法與步驟 1、選取九龍河溪古水電站地質構造帶作為實驗基礎，并用 運用 autocad 軟件繪制將該地區(qū)的斷層、節(jié)理等地質構造單元；2、在 phase 軟件中導入已繪制各種邊界（斷裂邊界、材料 邊界、 boundry）；3、進行網格劃分；4、定義材料，并將所計算的模型設置正確的材料顏色；5

2、、運用 matlab 軟件進行數據處理和計算；5.1、已知理塘、雅江、呷巴、長河壩、乾寧的最大主應力 及最小主應力， 利用工程力學的力學計算方法， 將已知應力點的(T3、最大主應力方向轉換成c x、cy、Tcy、wx .可得出如表 1 所示的的實驗數據：地名理塘雅江呷巴長河壩乾寧 c x7.4025735.3528234.5533733.1198512.883026cy5.897427315.9671774085.1466269146.090149323.22697392Tyl.960520.760290.044860.425860.56961x 坐標 -16.2352-8.73521.739

3、37.3222-0.3815y 坐標 14.60414.60414.001413.072820.9622表格1:將c1、c3轉化為cx、cy 的數據表5.2、運用 matlab軟件編程，求出各個地區(qū)的v、入、a值令 e=e;v=v; 1=入；a=a; yanshil 的源程序：e=inpu（t '請輸入 e 的值: '）;v=inpu（t '請輸入 v 的值: ' ）;g=e/2* （ 1 +v） l=e*v/ （1+v）*（1-2*v）a=l+2*g 對于古生代到三疊 紀的變質分布有： e=12500mpa， 0.22 運行 matlab 程序： yanshi

4、1 請 輸 入 e 的 值 ：12500 請 輸 入 v 的 值 ：0.22g=5.1230e+003l=4.0252e+003a=1.4271e+004 即 求 得 理 塘 g=370.3704； l=864.1975； a=1.6049e+0035.3、 在利用autocad的測量距離方法，得出理塘、雅江、呷巴、長河壩、乾寧的坐標，求得的數據如表2：地名 e ( mpa ) 入g a x 坐標理塘125000.224025.17565122.9508214271.08-121764 雅 江 125000.224025.17565122.9508214271.08-65514 呷 巴 125

5、000.224025.17565122.9508214271.0813044.75 長 河 壩 125000.224025.17565122.9508214271.0854916.5 乾 寧 125000.224025.17565122.9508214271.08-2861.25表格 2：各個地區(qū)的 x，y 坐標5.4、建立 matlab 的矩陣模型，求出系數 a1， a2，a3， a4， a5， b1， b2， b3， b4， b5matlab 的矩陣模型如下：a= a 02*a*x0a*y0入02*入*y入*x入02*入*x0入*y0a 02*a*ya*x0102*yx102*x0y;b=

6、 ox; oy; Ty/g;y 坐標 10953010953010501198046157217a*x=b ；即可得如下的系數矩陣：a= 1 427 1 ，0，-3475388088 ，0，1 563 1 1 1 392 ，0，4025.2，0， 881760312，-490124453 14271，0，-1869900588，0，1563111392，0，4025.2，0，881760312，-26370695314271，0，372324682，0，1498604846，0，4025.2，0，845376529.2，5250792914271，0，1567426743，0，13992144

7、66，0，4025.2，0，789309518.4，22104989614271 ， 0 ， -81667225 ， 0 ， 2243636672 ， 0， 4025.2 ， 0 ，1265655712，-115173054025.2， 0， -980248906 ， 0 ， 440880156 ， 0 ， 14271 ， 0， 3126205260，-17376940444025.2， 0， -527413906 ， 0 ， 440880156 ， 0 ， 14271 ， 0，3126205260，-9349502944025.2，0，105015858，0，422688265，0，1427

8、1，0，2997209691，1861623414025.2，0，442099792，0，394654759，0，14271，0，2798625024，7837133724025.2，0，-23034610，0，632827856，0，14271，0，4487273343，-408336120，1，0，219060，-121764，1，0，-243528，0，10953040，1， 0，219060，-65514，1， 0，-131028，0，109530 0，1，0，210021，13044.8，1，0，26089.6， 0，105010.5 0，1， 0，196092，54916.5，1，

9、0，109833，0， 98046 0，1，0，314433，-2861.3，1，0，-5722.6， 0，157216.5;b=-5.89743;-5.96718;-5.14663;-6.09015;-3.22697;-7.4026;-5.3 528;-4.5534;-3.1199;-2.883;0.000382689;0.000148407;0.000008756;0.000083127; 0.000111185;5.5 、利用以上模型來求解，從中任意選取 10 組可 求 a1，a2，a3，a4， a5 和 b1，b2，b3，b4，b5 的值分別如下：a1=-0.0007 ， a2=0 ，

10、 a3=-1e-10 ， a4=-1e-09 ， a5=3e-09 ， b1=0.00013，b2=-0.0003，b3=-2e-09，b4=6.5e-10，b5=1.7e-095.6、 根據以上的系數 a1，a2，a3， a4， a5， b1， b2，b3，b4，b5 可 將研究區(qū)域的不同坐標值找出，利用以下式子求出cx,ay,T<y值：a*a1+2 o(*a3+ ay*a5+ ?*b2+2 ?y*b4+ ?x*b5= ox?*a1+2 ?x*a3+ 入 y*a5+ a*b2+2 ay*b4+ ax*b5= cyb1+2x*b3+y*b5+a2+2y*a4+x*a5= t xy/g 求

11、得的實驗數據見表 3：xcyycxtxy-270030.1-30000026.1019082723.443972-3.3845051-248837-30 000026.0187855322.919628-3.1933399-236123.4-30000025.96892 11422.60508-3.0786621-196566.8-30000025.8137738721.6264-2.7 218553-184185.2-30000025.7652113321.320064-2.6101715-15396 5.8-30000025.6466860720.572399-2.3375878-1237

12、46.4-30000025. 5281608119.824733-2.0650041-93526.95-30000025.4096355519.0 77067-1.7924204-60145.15-30000025.278706918.25116-1.491311 5-26763.34-30000025.1477782617.425253-1.19020256618.4692-3 0000025.0168496116.599346-0.889093645416.512-30000024.864 6776515.639435-0.539129473948.703-30000024.7527699

13、514.933 514-0.2817648104011.98-30000024.634857114.189711-0.0105895 134075.26-30000024.5169442513.4459090.26058577164138.53-3 0000024.399031412.7021060.53176105175764.95-30000024.3534 307912.4144540.63663307217176.63-30000024.1910077211.3898 781.01017268258588.32-30000024.0285846510.3653021.3837122 9

14、-300000267798.0381-0.9138556976.8671631-3.0855215-3000002 35596.07620.6249763837.8493492-3.1178096-300000203394.114 32.1638084638.8315352-3.1500977-300000158059.48854.330209 90210.214278-3.1955536-300000124366.99785.94026973911.241 926-3.2293362-30000090674.507127.55032957612.269575-3.2631 188-30000

15、056982.016449.16038941313.297223-3.2969014-30000 042538.324659.85060873513.737767-3.3113838-30000010072.42 38211.4020536414.728004-3.3439365-300000-22393.47712.95349 85415.71824-3.3764892-300000-49054.759214.2275586916.53143 1-3.4032218-300000-75716.041315.5016188417.344622-3.429954 4-300000-113096.

16、70117.2879248618.484762-3.4674351-300000-1 50477.36119.0742308819.624903-3.5049157-300000-187858.0212 0.860536920.765043-3.5423964-300000-225238.6822.6468429221.905184-3.579877-300000-262619.3424.4331489523.045324-3.617 3577-300000-30000026.2194549724.185465-3.6548383表格3:不同坐標的應力值 5.7、在phase中設定邊界應力 值

17、導入所求的模型，即可得到所需的實驗模型。 模型如圖1所示:圖1 :實驗模型圖四、實驗成果由以上的模型，在phase軟件中經過計算，可建立如下圖所 示的成果：圖 2: maximumshearstrain 圖圖 3: strengthfactor 圖五、實驗中遇到的問題及心得體會本題是巖石力學的基本實驗之一，旨在通過學習了一些巖石力學的基本知識，來實地計算某地的地應力。 本題以九龍河溪古 水電站地質構造為實驗數據的基礎，來對該地區(qū)的地應力值進行了定量的計算。實驗的過程中，由于是第一次接觸巖石力學 phase 軟件，也遇到了一定的問題。具體來說可以概括如下：1、工程力學基礎知識學得不是特別的扎實，

18、致使在已知了理塘、雅江、呷巴、長河壩、乾寧的最大主應力及最小主應力后，處理實臉數16花了一定的時間，利用公式x y2x y2) 2x2花費了一定的時間，此題可用應力圓的方法來計算，使問題得到一定的簡化2、由于知識的局限性， 所學的matlab知識也不是特別的熟 練。此題本來也可以 excel 來解決問題，求解線性方程組也有一 定的方便， 但關于這方面的知識自己學得不是特別的精通， 致使 用了 matlab 軟件來解決。本題在一定的程度上也反映 matlab 的 局限性，如在求解的過程中，可從中選取任意 15 個線性方程組 中的 10 組數據來解決需要求的系數 a1，a2，a3，a4， a5，b

19、1， b2, b3, b4, b5。但matlab不能夠顯示數據過于小的數據，因 此在運行的過程中，會遇到顯示 -inf 的情況，此方式就表示了在 matlab 的情況下，不能正常的顯示數據。如果采用 excel 來解決 問題，或許不會遇到這樣類似的問題。3、實驗過程中，對計算模型的思路不清晰。致使在做題的過程中，在得出一些實驗數據之后， 不能進行下一步的正確操作。 只有在等到老師講解了一些相關的步驟之后， 才會有一定的思路。 同是， 對模型也不是特別的清楚， 由于 phase 軟件全部是英文的 命令，所以在操作的過程中，也有了一定的難度。在實驗時，我 不僅遇到了一些難題，而且還轉了一定的圈子。比如在添加在 phase 軟件中設定邊