张建成 ，贾金青，马英超

（大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室，辽宁大连116024）

非线性 Cosserat扩展模型及在地下岩体工程中的应用

张建成 ，贾金青，马英超

（大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室，辽宁大连116024）

摘要：由于Cosserat连续介质应力、应变张量的非对称性，经典的Mohr-Coulomb强度准则在Cosserat连续介质中不可直接应用，故需推导宜于Cosserat连续介质弹塑性有限元分析的Mohr-Coulomb强度准则，并将其应用于互层岩体Cosserat扩展本构模型。基于等向强化模型和增量型的塑性势理论，利用MATLAB平台分别编写Cosserat连续介质及经典连续介质的有限元程序，并对在互层岩体中开挖的洞室进行了变形分析。结果表明，对应力梯度不可忽略、弯曲效应比较明显的结构体，Cosserat介质法不仅计算更简便，而且有更好的适用性。

关键词：Cosserat理论；互层岩体；扩展模型；弹塑性有限元

20个世纪80至90年代，Cosserat理论开始应用于地下岩体工程领域。Adhikary、Mühlhaus［1-4］、佘成学、陈胜宏［5-6］及刘俊［7-8］等为验证该理论在岩土工程（特别是层状岩体）中的有效性、适用性及数值模拟等方面做了很多卓有成效的工作。由于层状岩体中顺层滑移和弯曲变形破坏等特点尤为突出，与经典连续介质理论相比，该理论能更好地分析层状岩体中的破坏现象。平面及空间状态下互层岩体的Cosserat扩展本构模型由李银平、杨春和等［9-10］建立而成。由于杨乐［11］利用王启耀［12］的层状岩体屈服条件过于简化，仅适用于两种岩层弹模相差较大的情况，通用性较差。本文基于弹塑……