三维连续-非连续并行计算方法及其在岩爆过程模拟中的应用

来源：水资源与水工程学报杂志2024年第1期北京时间：

作者：王学滨，杜轩，薛承宇，陈双印，廖裴彬，余保健

单位：1辽宁工程技术大学计算力学研究所,2.辽宁工程技术大学力学与工程学院

摘要：随着深部岩石工程的发展，岩爆变得越发严重。在岩爆的数值模拟方面，连续方法和非连续方法均具有一定的局限性。兼具二者优势的连续-非连续方法更具优势，且正在快速发展。基于CUDA对自主开发的三维拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方法进行了GPU并行加速。为了探索岩爆的机理和过程，模拟了不同静水压力、侧压系数和单元数目（最多达100×104）条件下圆形洞室围岩V形坑的演化规律和单元弹射现象。考察了洞室围岩中裂纹的定量演化规律。研究表明：当静水压力较大时，基于芬纳公式的支护设计偏于不安全。由于V形坑的位置发生改变，V形坑的平均最大深度随着静水压力的增加先缓慢增加后快速增加。关于洞室围岩V形坑的模拟结果能与有关的实验结果、数值结果和现场观测结果吻合。上述研究很好地体现了岩爆并行计算较串行计算和商业软件计算的优势。

关键词：岩爆,GPU并行计算,三维连续-非连续方法,V形坑,静水压力,侧压系数,洞室

基金资助：国家自然科学基金项目（52074142）