研究目标：

围绕第一、二个关键科学问题，发展大型方程组求解和高效数据处理的并行算法，研究大型岩体工程结构数值模拟集成化支撑技术，开发具有自主版权的大规模科学计算软件系统，并对数值软件系统进行实验验证。

研究内容：

（1）基于超级计算机系统的高性能并行算法

基于三维非连续变形分析、三维非连续位移分析法与数值流形法等方法的串行算法，研究三维单元与块体快速生成的并行算法，针对不同模拟方法建立相应的并行策略，发展高效并行接触算法和大型方程组的并行求解算法，实现亿级自由度求解规模工程尺度模型的高性能并行计算与分析。

（2）大型岩体工程结构数值模拟集成化支撑技术与软件

研究面向大型岩体工程结构建模方法及图形可视化技术，设计合理的图形简化、剔除、消隐策略，实现三维复杂岩体工程的表面、节理、裂隙的快速搜索、并行显示和高质量渲染。抽象和封装非连续变形分析、非连续位移分析和数值流形法，建立基本算法库。设计和实现大型岩体工程数据库的高效传输、存储、共享和分析处理。基于算法库与工程数据库，开发界面友好的大型岩体工程灾变过程分析的高性能数值模拟软件。

（3）岩体工程灾害数值模拟可靠性验证

在室内分别开展完整岩样与含节理的试样的声发射模型试验与数值分析，建立岩石破坏演化过程中声发射与内部破坏状态的联系；基于岩体边坡渐进破坏过程的离心机模拟试验与声发射监测技术，研究节理岩体力学行为在数模和物理实验中的共同表征参量，采用大规模科学计算进行模拟分析，对比分析离心模型试验中获取模型的外部和内部特征参量；展开岩体工程灾害监测与数值模拟，追踪岩体工程灾害孕育与发展过程，验证数值模型的可靠性。

（4）重大岩体工程灾变过程的大规模科学计算模拟

依托锦屏水电高陡边坡工程、陕西煤化集团大型煤矿地下开采等国家重大岩体工程，建立原型尺度的大规模计算模型，模拟岩体工程结构从连续到非连续变形、破裂和运动的全过程，研究典型地质非连续面对工程结构变形破坏特征、失稳模式的影响，分析节理岩体在地质劣化和工程扰动下的力学响应过程，揭示从局部损伤到宏观整体失稳的破坏机理。

承担单位：大连理工大学、中国水电顾问集团成都勘测设计研究院

课题负责人：梁正召

学术骨干：杨庆、张永彬、沙椿、周钟