一、基于数值流形元方法的地下洞室稳定性分析（论文文献综述）
尹崇林[1]（2021）在《摩擦滑动接触条件下隧洞围岩和衬砌力学分析的解析方法》文中指出隧道和地下工程在近代以来得到了长足的发展,特别的,进入20世纪之后,随着设计施工技术的进步以及社会发展的需要,更加受到人们的重视。并且因其所处地理位置及其建筑结构形式的特殊性使其具有便捷、安全、环保、节能等突出的优势,从而被广泛地运用于交通、采矿、能源、水电工程、城市建设及国防建设等多个领域。稳定性问题是地下工程结构中一个十分重要的研究内容。岩石中的初始应力在隧洞开挖以后得到释放而重新分布,当围岩中的应力达到或超过岩石强度的范围比较大时岩体就会失稳,此时常需要在隧洞周围设置衬砌支护以进一步保证围岩的稳定性。解析分析方法中复变函数方法因其所得解析解的精确性以及求解过程的便捷性,成为求解隧道及地下工程问题的一种基础方法。为了求解复杂孔形衬砌隧洞问题,需要应用复变函数中的保角变换将一个边界复杂的区域变换为边界简单的区域,以此将物理平面上的复杂支护断面通过映射函数变换到象平面上的圆环区域。在实际工程中,衬砌和围岩之间的接触问题比较繁杂,为了简化问题以获得其基本规律,将隧洞围岩和衬砌之间的接触问题简化为交界面上两个弹性体的接触问题。作为弹性体相互接触条件之一的摩擦滑动接触,最符合实际工况,而完全接触和光滑接触则是其两种极端情况。论文以两种极端接触工况的求解为出发点,巧妙的将库仑摩擦模型引入摩擦滑动接触的求解过程,再结合最优化方法,得出了它的一般解。主要的研究内容有:（1）考虑摩擦滑动接触的极端情况之一——光滑接触,通过平面弹性复变函数方法,推导得到了衬砌内均布水压力作用下任意孔型深埋衬砌隧洞的应力以及位移解析解,并利用数值软件ANSYS验证了所得结果。在求解过程中考虑了初始地应力的作用及支护滞后的力学过程,使用幂级数解法求解由应力边界条件及应力和法向位移的连续条件构成的基本方程,然后通过得到的解析函数计算围岩和衬砌中的应力和位移。以直墙半圆拱形和马蹄形隧洞为例分析了围岩和衬砌中切向应力及它们之间接触面上的法向应力分布规律。讨论了位移释放系数、侧压力系数和内水压力的变化对围岩与衬砌内的应力分布规律的影响。发现切向应力在衬砌内边界和围岩开挖边界上的取得较大的值,并且在隧洞的拐角处出现最大的应力集中。（2）为了更加准确地刻画隧洞中围岩和衬砌的接触问题,定义接触面上产生最小滑动量的状态为衬砌的真实工作状态,引入更符合实际情况的基于库仑摩擦模型的摩擦滑动接触条件来模拟围岩和衬砌之间的接触。在考虑支护滞后效应的前提下,结合平面弹性复变函数方法和最优化理论,建立了具有一般性的摩擦滑动接触解法。以圆形水工隧洞为例,获得了围岩和衬砌在这种接触条件下的应力解析解,并且利用有限元软件ANSYS验证了所得结果的准确性。最后通过算例分析了不同侧压力系数,不同的摩擦系数对衬砌内外边界的切向应力,接触面上接触应力以及切向位移间断值的影响。（3）针对隧洞围岩和衬砌摩擦滑动接触解法的缺点,通过在优化过程中减少设计变量的个数,优化模型得到了极大的简化,为任意孔型深埋隧洞在摩擦滑动接触条件下问题的求解得到更加理想的优化理论模型,并且使计算精度和计算速度得到了提升。该方法还可以精确地得到满足完全接触的摩擦系数的阈值,通过对深埋圆形衬砌隧洞两种材料的弹模比值,位移释放系数,衬砌厚度,以及侧压力系数的参数分析,提供了判断围岩和衬砌接触方式的理论基础。
高成路[2]（2021）在《隧道开挖卸荷作用下岩体破坏突水近场动力学模拟分析方法》文中进行了进一步梳理突水灾害严重制约着我国隧道及地下工程建设向更高质量、更高效率迈进,成为交通强国战略目标实现道路上的一道阻碍。深入认识突水灾变演化过程及其灾变机理,是解决隧道施工安全防控难题的理论基础。近年来,随着计算机技术的飞速发展和数值分析方法的广泛应用,利用数值模拟手段解决工程建设难题、再现地质灾害演化过程、揭示灾变过程中关键信息演化规律逐渐成为了研究热点,也为科学认识隧道突水灾变演化过程提供了解决思路。本文以隧道开挖卸荷作用下岩体破坏突水近场动力学模拟分析方法为主要研究目标,针对隔水岩体在隧道开挖卸荷与地下水渗流综合作用下发生的渐进破坏过程,利用基于非局部作用思想的近场动力学方法,采用理论分析、数学推导、程序研发、算例验证以及工程应用等手段,通过将近场动力学在模拟固体材料连续-非连续变形损伤与地下水渗流两方面的优势相结合,建立了描述流体压力驱动作用下裂隙岩体流-固耦合破坏过程的近场动力学模拟分析方法,并提出了描述隧道开挖卸荷效应的物质点休眠法与三维高效求解的矩阵运算方法,构建了考虑卸荷效应的应力-渗流近场动力学模拟方法,成功应用于典型岩溶隧道突水灾变过程模拟,揭示了不同影响因素对隔水岩体渐进破坏突水灾变演化过程的影响规律,为隧道突水等相关地质灾害的预测预警及安全防控提供了重要的研究手段。（1）岩体往往是由节理裂隙等不连续结构面切割而成的岩块构成的,存在明显的不连续变形特征。据此,通过引入描述节理裂隙强度弱化效应的折减系数建立了节理裂隙岩体强度折减本构模型,通过引入反映物质点不可压缩效应的短程排斥力和反映材料非均质特性的Weibull分布函数建立了描述材料在压缩荷载作用下发生非均匀破坏的近场动力学基本控制方程,并且自主研发了基于矩阵运算的三维近场动力学高效求解方法和程序,实现了近场动力学在节理裂隙岩体压缩破坏过程中的有效模拟。（2）裂隙岩体流-固耦合破坏机制是隧道岩体破坏突水灾变演化过程模拟的关键。据此,基于近场动力学非局部作用思想,建立了模拟地下水渗流的等效连续介质、离散裂隙网络介质以及孔隙-裂隙双重介质近场动力学模拟方法,结合有效应力原理,提出了反映固体材料变形破坏与地下水渗流耦合作用的物质点双重覆盖理论模型,建立了模拟裂隙岩体水力压裂过程的近场动力学流-固耦合模拟方法,揭示了裂隙岩体水力压裂过程中应力-渗流-损伤耦合作用机制。（3）开挖卸荷是诱发隧道围岩损伤破坏及突水的主要原因,目前近场动力学方法尚未在岩土工程领域广泛应用,且缺乏描述围岩卸荷过程的理论与方法。据此,提出了模拟隧道开挖卸荷效应的物质点休眠法,通过与工程现场观测数据及前人研究结果进行对比,验证了该方法在模拟隧道开挖损伤区演化规律方面的有效性和可靠性,进而建立了考虑卸荷效应的应力-渗流近场动力学模拟方法,实现了应力-渗流耦合作用下节理地层隧道开挖损伤区分布位置及形态的有效预测,为隧道施工过程岩体破坏突水灾变模拟提供了有效的数值方法。（4）隧道岩体破坏突水是不良地质构造与地下工程活动综合作用下发生的一种典型的连续-非连续动态变化过程,对数值模型的建立和求解提出了更高的要求。据此,应用自主研发的基于矩阵运算的考虑卸荷效应的应力-渗流近场动力学模拟方法及程序,依托歇马隧道典型溶洞突水案例,实现了模型试验尺度岩溶隧道施工过程中隔水岩体在开挖卸荷与地下水渗流综合作用下,开挖损伤区与渗透损伤区接触-融合-贯通直至突水通道形成的全过程模拟。（5）岩溶隧道突水灾变机理十分复杂,正确认识突水灾变发生条件与影响规律是突水灾害防控的基础。据此,依托歇马隧道工程实例,开展了工程尺度岩溶隧道突水灾变过程模拟,通过对比分析不同影响因素条件下隔水岩体渐进破坏与突水通道形成过程,揭示了溶洞发育规模、溶洞水压力、围岩材料性能和隧道埋深等因素对突水灾变过程的影响机制,通过防突结构最小安全厚度和突水防控措施分析,为岩溶隧道突水灾害预测预警及安全防控提供了科学指导。（6）近场动力学凭借其模拟材料损伤破坏的独特优势,在岩土工程领域拥有巨大的应用潜力,但是目前尚无成熟的数值仿真软件推广应用。据此,基于自主研发的考虑卸荷效应的应力-渗流近场动力学模拟方法及程序,利用C++与Matlab混合编程技术,开发了具有自主知识产权的界面友好、操作方便、扩展性强的适用于岩土工程问题的专业数值仿真软件——近场动力学工程仿真实验室（PESL）,为近场动力学在岩土工程及其他领域的推广应用提供了借鉴。
庄端阳[3]（2019）在《开挖作用下大型地下水封石油洞库的渗流通道识别与稳定性研究》文中指出大型地下水封石油洞库兼具大储量、高安全性、强应急能力、低造价、节约土地资源等优点,是目前国际上石油（气）等能源储存的主要方式之一。由于地下水封石油洞库通过在地下水位以下一定深度开挖大型洞室,采用天然地下水和人工水幕系统的水封作用将油品封存在洞室内,所以洞库围岩渗流和稳定性是其建设过程中面临的基础科学问题。在强卸荷开挖作用下,洞库围岩易发生地下水渗漏和围岩失稳等问题,这些问题本质上是呈级序分布的不同尺度破坏相互耦合作用,并在洞库围岩上的串级显现的结果。本文从大型地下水封石油洞库围岩变形破坏的多尺度特性出发,集成洞库围岩节理数字摄影测量、RFPA（Rock Failure Process Analysis）数值试验和工程数值仿真的优势,提出一种大型地下水封石油洞库多尺度等效力学分析方法。同时,基于地下水封石油洞库微震监测,研究开挖过程中的洞库围岩微破裂时空分布特征,圈定和识别开挖作用下洞库围岩优势渗流通道,揭示开挖作用下洞库围岩失稳机理及其前兆规律,为地下水封石油洞库渗漏和失稳灾害的分析预警提供理论依据和技术支撑。本文主要完成内容有如下几个方面:（1）借助数字摄影测量和节理网络模拟技术,确定锦州某地下水封石油洞库围岩节理产状的分布概型及其概率分布特征参数,建立洞库围岩三维随机节理网络。采用RFPA数值试验方法,反分析洞库围岩细观力学参数。在此基础上,结合宏观节理网络模型,开展不同尺寸节理岩体数值试验,研究节理岩体力学参数的尺寸效应,获取节理岩体REV及其等效力学参数。基于岩体宏一细观等效原理,考虑岩石细观非均匀和宏观节理随机分布特征,提出了一种洞库围岩多尺度等效力学分析方法,实现对洞库围岩力学响应的多尺度等效数值仿真分析。（2）依托锦州某地下水封石油洞库工程,采用期望误差估计与主动触发测试相结合的方法优化微震传感器空间阵列。在此基础上成功构建了国内首套地下水封石油洞库施工微震监测系统,所构建的微震系统平均定位精度达到7.5 m,实现了对强卸荷开挖作用下的洞库围岩微破裂信息进行24小时连续监测。揭示了开挖过程中洞库围岩微破裂的时空分布规律,建立了围岩微震活动性与开挖施工之间的响应关系,确定了锦州某地下水封洞库储油洞室爆破开挖影响区范围达到120m,与经验公式法确定的爆破影响区范围基本一致。（3）突破传统以水位、水量等表观信息为依据进行洞库地下水渗漏分析的思路,着眼于围岩微破裂的连通特性及其扩展趋势,提出了基于微震监测的地下水封石油洞库围岩优势渗流通道三维实时识别方法。采用新生破裂面矩张量分析方法,获取开挖作用下围岩新生微破裂产状,基于图论模型和图的优先遍历方法,根据洞库渗流场数值模拟得到的围岩孔隙水压力的高低设置优势渗流通道的搜索优先级,查明开挖作用下围岩新生微破裂的空间连通性,圈定和识别了研究区域内的5条优势渗流通道,并通过水幕孔供水数据及现场踏勘验证了优势渗流通道方法的有效性。（4）基于岩石破坏过程中的能量耗散原理,讨论了开挖卸荷作用下大型地下水封石油洞库围岩能量转化形式及其演化规律,揭示了开挖卸荷作用下洞库围岩的能量积聚、释放和转移现象（3E现象）,论证了采用微震能量分析洞库围岩能量演化及其稳定性的可行性。根据微震能量密度的演化特征,追踪开挖过程中围岩的3E现象,圈定洞库围岩的危险区域,并结合基于多尺度等效力学方法的围岩应力和变形分析,探究了洞库围岩的开挖稳定性,指出了累积视体积快速增长且微震能量密度显着增加的现象是洞室围岩失稳的前兆特征,为建立大型地下水封石油洞库稳定性的监测预警体系奠定基础。
汤志立[4]（2019）在《深埋隧道岩爆预警与围岩动力破坏机理研究》文中提出随着水工、矿山、铁路、公路等领域工程向着深部发展,岩爆及围岩动力失稳破坏的频次和强度日益增加,已成为制约深部安全生产的瓶颈问题。本文基于这一工程现状,以确保高应力、强烈动力扰动作用下隧道全生命周期的安全稳定为目标,开展了深埋隧道岩爆预警及围岩动力破坏机理研究。论文从岩爆预测模型构建、岩爆微震前兆挖掘、以及隧道动力破坏机理等方面开展系统研究,取得的主要研究成果如下:（1）针对325组岩爆工程案例,引入9种经典机器学习算法,建立了9个考虑多因素的岩爆预测模型,发展并完善了岩爆预测方法。模型训练过程中,采用空值填充、重采样等多项数据预处理技术对数据进行清洗、归一化及降维,并采用网格交叉验证技术获得模型最优参数。检验结果表明,所建模型的预测效果远好于单纯依靠理论判据所得的结果。最后,结合理论判据及本文模型对多雄拉隧道进行了岩爆倾向性分析,结果与现场情况具有较好的一致性。（2）基于西藏多雄拉隧道微震监测结果,揭示了TBM施工隧道围岩失稳过程中微震活动特征及岩爆的定量前兆信息。提出了基于微震活动时空异常与b值（震级-频度曲线直线段斜率）演化的围岩失稳预测方法,建立了微震活动与TBM掘进之间的关系,基于双差成像技术识别了围岩开挖损伤区。揭示了岩爆孕育过程中微震活动频谱、震级-频度关系演化特征,并基于临界点理论表征了岩爆前能量加速释放程度。结果表明,岩爆前兆主要表现为微震活动在一定区域异常聚集,伴随着明显的能量加速释放及微震信号主频、b值的降低。（3）采用数字图像相关（DIC）技术,试验研究了动力扰动作用下隧道围岩的变形破坏特征,考虑了隧道断面形式、侧压力系数、超欠挖、断层及动力扰动作用方向等因素的影响。采用裂纹密度衡量试样破坏程度,试验结果表明,足够大的静荷载是隧道动力失稳破坏的先决条件;侧压力系数的作用不是单调的,而是取决于它的取值与1的关系;边界粗糙的超欠挖区域由于较大的应力集中会产生更严重的动力破坏;断层对隧道围岩动力破坏的影响取决于断层倾角及其与隧道的距离;动力扰动作用于较大的静应力方向时,造成的围岩破坏最严重。
杨石扣,任旭华,张继勋[5]（2018）在《深部岩体爆破开挖破坏的数值流形法研究》文中指出深部岩体工程在爆破开挖地下洞室时,围岩除了发生岩爆和挤压大变形,还会发生分区破裂化现象。运用数值流形法在裂纹扩展和动力分析中的优势,模拟了地下洞室爆破开挖、卸荷和渐进破坏过程。为了表征裂纹尖端附近位移场的非连续性和应力场的奇异性,在相应的物理覆盖位移函数中引入裂纹尖端奇异函数,并根据最大环向拉应力准则判定裂纹的扩展和方向。选取两个算例分析了地下洞室在开挖卸荷和爆破冲击荷载作用下的渐进破坏过程。计算结果表明,地下洞室围岩产生了分区破裂化现象,破坏形态主要为张拉型和剪切型,取决于其应力状态,第一个洞径范围内破碎较为严重,之后呈现周期性,影响范围大约为四倍洞径。加深了对深部岩体开裂机制的认识,对今后的施工开挖具有指导意义。
吕庆超[6]（2018）在《复杂条件下高边坡变形稳定与控制的机理研究》文中研究表明西南地区强震、高地应力、高渗压以及强卸荷等复杂地质环境使得高边坡变形稳定问题突出。工程实践发现,在边坡发生破坏前一般会有持续的非线性变形阶段。揭示边坡变形与破坏的内在机制、演化规律,进而提出经济合理的加固措施对工程具有重要意义。本文基于三维非线性有限元,围绕不平衡力与岩体结构破坏的关系,针对复杂高边坡变形破坏机理、岩体参数反演以及结构面动力破坏等开展理论与数值分析。主要研究工作及成果如下:（1）基于最小塑性余能原理,在三维非线性有限元框架内,建立了统一的高边坡局部及整体稳定性分析方法。相较于经典的三维非线性有限元方法,本文所采用的方法,不但可以获得边坡的整体安全系数,还可以通过不平衡力给出明确的破坏区域,并据此判断边坡的可能失稳模式,从而进行有效加固。通过对几种简单边坡不平衡力分布规律进行研究,进一步说明了不平衡力与边坡破坏模式之间的相关性。（2）以不平衡力作为边坡破坏的依据,对大岗山右岸边坡的开挖破坏机理进行了分析,所确定的破坏区域基本符合实际情况,加固方案调整后,边坡变形趋于稳定,目前大岗山水电站已经正常投入使用。验证了本文所采用的稳定分析方法,在分析复杂边坡系统稳定性方面的有效性。（3）基于D—P屈服准则,将滑动弱化模型集成至三维非线性有限元程序TFINE中,结合不平衡力的分布,可更好的反应动力作用下,岩体结构的断裂破坏过程。一定程度上弥补了有限元在研究界面（节理裂隙、衬砌等）稳定方面的不足。（4）基于红石岩堰塞体右岸边坡破坏模式,提出一种可行的岩体物理力学参数反演方法。在勘探、监测资料匮乏时,可以给出一套相对可靠的物理力学参数,适用于高边坡的紧急除险加固。基于本文所提出的参数,对当前堰塞体边坡的整体稳定性进行评估,并给出边坡的可能破坏区域,研究成果已被列为红石岩堰塞体边坡整治工程的重点。（5）开展了岩体结构动力损伤演化理论的热力学框架研究,建立了岩体结构动力问题的哈密顿原理,论证了非弹性体的动力损伤分析必须要考虑的因素,为动力弹塑性损伤分析及理论模型的完善提供了方向。
陈云娟[7]（2015）在《基于DDARF改进方法的节理岩体稳定性分析及控制》文中进行了进一步梳理随着地下空间的不断开发利用,岩石工程的项目和规模与日俱增,随之而来的围岩稳定性问题也日益突出。岩体工程稳定性评价的关键在于找到一种合适的方法对其进行预测预警。工程岩体是一种非连续体,含有大量的不连续面,力学性质很大程度上受制于这些不连续面的性质,因此石根华博士提出的非连续变形分析方法无疑是研究节理岩体稳定性的最理想选择。为了再现并分析节理岩体裂隙扩展的全过程,本文以非连续变形分析方法DDARF为主线,研究内容贯穿数值算法的前处理改进以及计算方法的二次开发,辅以理论分析和室内试验,并将研究成果应用于沂蒙抽水蓄能电站、巴底抽水蓄能电站等地下工程稳定性分析中。本文的研究内容主要包括以下几个方面：（1）建立了DDARF与AutoCAD的前处理建模耦合程序。采用Monte-Carlo方法在AutoCAD可视化界面中生成随机节理网络模型,通过AutoCAD与DDARF的耦合模块将所建模型导入DDARF中并转换为数据文件,将其应用于沂蒙水电站工程,对水电站洞室群开挖顺序和锚固方案进行了优化分析。（2）建立了DDARF多元化网格划分方法,将数值模型根据研究需要划分为多个子模型,每个子模型可以单独设定不同的网格密度,设定完成后合并为完整模型。方法实现的目的在于既满足研究对象的计算精度,又能控制数值计算的总网格规模。将DDARF多元化网格划分方法应用于巴底水电站等工程,对围岩稳定性进行了分析计算。（3）针对大多数情况下所研究工程岩体呈现的弹脆性特性,建立了DDARF弹脆性本构模型,采用最大拉应力准则和莫尔-库仑准则对块体应力状态进行判断。将DDARF弹脆性本构模型应用于地下工程开挖,与源程序中线弹性本构模型进行了数值对比。（4）对DDARF锚杆支护形式提出了新的思考,假定岩体的变形主要由不连续面的变形引起,将锚杆所穿过的不连续面处沿锚杆轴向和切向添加弹簧,同步模拟锚杆的轴力和剪力作用,实现了全长剪切锚杆的模拟；提出了增强围岩强度参数的等效模式,来模拟DDARF中锚杆对围岩的支撑作用。同时,实现了对DDARF中锚固作用的拉拔失效和滑脱失效的判断,并与室内试验结果进行了对比分析。（5） DDARF主要依靠输入时间步数来控制计算的结束,这具有较大的主观性,针对该弊端,建立了位移收敛准则,实现了对DDARF计算程序终止的系统自动判断；分析了超松弛因子对计算收敛的影响,得到了DDARF数值分析时超松弛因子合理的取值范围。（6）对节理试件的裂隙扩展机理进行了室内试验和DDARF数值分析,两者吻合度较高,佐证了DDARF模拟裂隙扩展的优势,分析了节理角度、长度、位置等对试件裂隙扩展的影响,并分析了DDARF节理参数对裂隙扩展的敏感性。同时,研究了开挖影响下节理洞室围岩裂隙扩展的机理,总结了地应力侧压力系数对裂隙扩展的影响规律。（7）分析了利用块体理论预测预警岩体工程中关键块体的方法,并简单介绍了基于块体理论的几种开发软件；研究了DDARF如何确定岩体工程中的关键时刻或关键部位,进而对非连续变形分析中的关键时刻或部位进行支护控制,对地下工程的布锚加固方式进行了优化分析。
平洋[8]（2015）在《峰后岩体宏细观破裂过程数值模拟方法及应用研究》文中研究表明随着我国经济的高速发展,对石油的需求量日益增大。对我国而言,安全、稳定的能源供应是经济持续、健康发展的重要保障。因此,加快地下隧道建设仍旧是下一个五年计划的目标,这将意味着岩石工程项目的不断增多。这些工程埋深越大,地质构造活动越强烈,地应力水平就越高,在开挖强卸荷作用下出现持续大变形和大体积塌方等深部工程灾害的可能性和频率就越高,造成的人员伤亡、机械设备报废、部分隧道被迫停建或改线,环境破坏严重,经济损失巨大。这些灾害已经严重制约了我国交通、水利水电等工程安全建设和运行。因此,裂隙岩体的变形破坏失稳过程的分析研究对于隧道的运行长期稳定性具有十分重大的现实工程意义、社会意义。岩石可被假定为一种非均质的多相复合结构,在受到外力作用以后,随机分布在岩石内部的微缺陷不断变化,出现贯通,逐渐形成宏观裂缝使岩石破坏,进而导致岩石结构失稳。岩石的变形破裂过程是非常复杂的,将岩石视为连续介质,只用经典弹塑性力学或断裂损伤力学的方法来描述,与实际不符,将难以获得理想的结果。本文结合室内三轴试验结果,从损伤和能量的角度分析研究峰后裂隙岩体宏细观变形破裂过程。本文的主要研究内容如下：1)配制类砂岩脆性材料开展了峰后裂隙岩体三轴压缩实验,从宏观角度研究峰后裂隙岩体的变形破裂过程,获得了裂隙岩体的应力-应变曲线,分析围压和贯穿裂隙倾角对裂隙岩体强度和变形特性的影响,为理论和数值方法的研究奠定了基础。2)研究峰后裂隙岩体宏观非连续变形破裂过程。分析总结室内试验得到的应力-应变曲线变化特点,确定了峰后裂隙岩体变形破裂过程中的关键点；基于系统分叉和混沌理论,定义应力-应变曲线峰值点为分叉点,破坏点为混沌点,获得了研究裂隙岩体变形破裂全过程中应力σ与无量纲参数D的关系；基于威布尔分布模型,建立了峰后裂隙岩体非线性连续损伤本构关系,探讨了损伤本构模型参数与围压、节理倾角的关系；基于能量守恒定律,分析了裂隙岩体结构变形特性；建立了基于应变能密度理论岩石损伤破坏判别准则,并通过FLAC-3D中的fish语言开发了岩石损伤变形破裂过程的计算程序,并结合室内试验进行了验证。3)基于流形覆盖的思想,构造三维流形元覆盖函数,结合颗粒接触模型,构建了MDP（Manifold Discrete Particle）单元；引入微平面理论,建立了拉、压本构模型,提出了一种基于流形覆盖的颗粒离散元数值方法,从宏细观角度分析裂隙岩体变形破裂全过程,结合室内试验对本文所提数值方法进行校核和验证。4)基于YADE平台,采用基于流形覆盖的颗粒离散元法,分析混凝土、岩体等脆性材料从细观到宏观的变形破裂过程,研究了脆性材料尺寸效应、拉压不对称等力学特性,实现了对连续和非连续变形问题的统一求解。5)以黄岛地下储油库工程为背景,利用本文所建立的基于流形覆盖的颗粒离散元方法,建立三维离散颗粒模型对5号主洞室围岩变形破裂过程进行了数值模拟,再现了洞室左壁发生大变形导致坍塌的全过程；与连续变形方法进行对比分析,计算得到洞室产生损伤破坏的位置一样。本文研究内容给岩石变形破裂过程的研究以及地下隧道围岩支护问题的研究提供了新的方法,对于认识各种大体积塌方、大变形及其支护作用具有非常重要的指导意义。
王文[9]（2014）在《考虑块体内耦合作用及锚杆塑性效应的非连续变形分析方法》文中研究说明随着大型水利水电工程以及深部资源开发工程的飞速发展,岩石非连续大变形问题的理论与计算成为学术界研究的焦点。块体系统非连续变形分析（DDA）是近三十年来才发展起来的一种新的数值计算方法,它在满足弹性理论基本方程的条件下能够反映出岩体变形的不连续性,既具有离散元法可计算块体大位移的特点,又具有有限元理论基础的严密性,具有广泛的应用前景,是目前岩土工程分析中的研究热点之一。非连续变形分析方法由于发展的较晚,在工程应用方面有诸多的局限性。本文对非连续变形分析方法进行了改进,考虑了位移收敛准则和锚杆的塑性变形。然后建立了非连续变形分析方法与有限元方法的耦合程序,讨论了并行算法。最后结合四川巴底水电站项目对该方法进行了深入研究,主要研究了等效力学参数的确定和动态施工过程等。本文的主要工作概括如下：1.对非连续变形分析方法进行了改进,加入了位移收敛判断准则。然后采用非连续变形分析方法对双裂隙岩块进行单轴和双轴压缩模拟试验,研究了裂隙角度和侧向应力大小对岩块特性的影响,得到了裂隙岩块在这两种加载试验中的破坏过程和应力—应变曲线,同时也得到了岩块中裂隙的起裂应力和岩块的峰值强度。在双轴压缩模拟试验中绘制了裂隙角度为45。岩块在不同侧向压力下的强度包络线,并根据包络线方程式确定参数的c、φ的取值,同时根据等效连续介质分析方法分析了某地下洞室的稳定性。随后,在程序中加入了锚杆的塑性变形力学模型,并采用改进后的程序模拟了劈裂试验中含裂隙试块的锚固效果,得到锚杆的塑性力学特性可以更好的描述锚杆的受力,更贴近工程实际情况。2.应用有限元参数化设计语言APDL,开发了非连续变形分析方法程序与有限元程序图形用户界面的接口程序ANSYS2DDARF,可以生成BLAC文件,使前处理更加直观方便。同时,在线性位移模式下,推导了非连续变形分析程序和有限元程序耦合方法的总体平衡方程,并且详细推导了相应的的弹性子矩阵、惯性子矩阵、荷载子矩阵和接触子矩阵等。非连续变形分析方法与有限元方法耦合后,每个块体的自由度由网格节点的数量所确定,更加准确的描述了块体的变形。最后采用耦合分析方法分析了某地下洞室围岩的位移影响因素,得到侧压力系数、围岩破碎面粘聚力、内摩擦角、抗拉强度对围岩的位移影响较大,同时顶拱为支护的关键位置,为工程提供了参考。3.考虑了非连续变形分析方法基于OpenMP的并行算法。首先提出了刚度矩阵并行组装策略,对非连续变形分析的刚度矩阵进行了并行化处理。然后对非连续变形分析的方程组计算采用改进的SSOR-PCG方法。最后通过算例表明改进后的并行算法可以使程序具有良好的加速比,明显的提高了模型的计算速度。4.在非连续变形分析方法的实际工程应用中,以四川巴底水电站地下洞室群为研究背景,首先数值模拟中的力学参数考虑了岩体中节理的随机性和岩体力学参数的不确定性,通过现场实测数据和数值模拟的方法进行等效确定。然后研究了动态施工方法,突出了对开挖顺序、分步开挖、分步支护过程进行模拟计算分析,并给出相应的解决方法,使程序可以更加真实的反映实际施工过程。5.将非连续变形分析方法与有限元方法的耦合问题,动态施工过程,基于OpenMP并行问题,锚杆的塑性变形力学模型和位移收敛准则使用C++语言在VC++平台中编制到计算程序中,使程序同时具备较好的分析块体变形的功能和工程应用的功能。
张湘伟,章争荣,吕文阁,骆少明[10]（2010）在《数值流形方法研究及应用进展》文中研究说明基于有限覆盖技术的数值流形方法是一种新的广义的数值方法.该方法的场函数近似原理和有限元、无网格、单位分解等方法相似,但在网格划分、覆盖形式、近似函数等方面有其自身的特点和优势.对该方法近年来在理论研究和应用方面取得的重要进展进行了综述.在理论研究方面,日前已对不同形式物理覆盖流形单元的性能进行了研究,结果表明流形单元的精度较有限单元高,且提高覆盖函数的阶次能提高单元的精度;同时理论研究已由二维低阶流形方法推广到三维高阶流形方法,由线性流形方法推广到非线性流形方法,由基于能量原理的流形方法推广到基于加权余量的流形方法,非协调流形方法、无网格流形方法等也已开展了研究;此外,覆盖系统的自动生成、覆盖函数的形式以及边界条件的处理方法等流形方法相关理论的研究也取得了进展.在应用方面,开展了有关岩石破坏和裂纹扩展等非连续变形分析更深入的研究,并已逐步推广到金属塑性变形分析、多孔介质变形分析以及温度场的数值分析等多个领域.针对日前流形方法的研究和应用现状,该文展望了流形方法理论及实现方法的研究方向、及其在计算流体力学、金属成形等大变形问题、多物理场分析等领域的应用前景.
二、基于数值流形元方法的地下洞室稳定性分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于数值流形元方法的地下洞室稳定性分析（论文提纲范文）
（1）摩擦滑动接触条件下隧洞围岩和衬砌力学分析的解析方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 隧道工程围岩稳定及支护结构设计理论 |
| 1.2.1 围岩稳定和围岩压力理论发展 |
| 1.2.2 隧道工程支护结构设计理论发展 |
| 1.3 隧道工程力学分析解析研究现状 |
| 1.3.1 无衬砌隧道研究现状 |
| 1.3.2 隧道工程围岩支护相互作用研究现状 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 隧道力学分析的弹性理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 平面弹性问题的基本方程 |
| 2.3 平面弹性的复变方法 |
| 2.4 保角变换与曲线坐标 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 光滑接触条件下非圆形有压隧洞的应力位移解析解 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 求解的基本原理及方程 |
| 3.2.1 围岩和衬砌应力和位移分量的表示 |
| 3.2.2 围岩和衬砌的解析函数的形式 |
| 3.2.3 围岩和衬砌解析函数求解的基本方程 |
| 3.2.4 围岩和衬砌解析函数的求解过程 |
| 3.3 围岩和衬砌的应力位移求解 |
| 3.3.1 围岩和衬砌应力的求解 |
| 3.3.2 围岩和衬砌位移的求解 |
| 3.4 算例和分析 |
| 3.4.1 计算精度检验 |
| 3.4.2 直墙半圆拱形隧洞围岩和衬砌应力的讨论 |
| 3.4.3 马蹄形隧洞围岩和衬砌应力的讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 圆形隧洞围岩衬砌摩擦滑动接触条件下的应力解析方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基本原理及方法 |
| 4.2.1 仅开挖引起的围岩位移 |
| 4.2.2 衬砌作用下应力位移的复势函数表示 |
| 4.2.3 建立方程 |
| 4.3 摩擦滑动接触的解法 |
| 4.3.1 滑动准则 |
| 4.3.2 优化模型 |
| 4.3.3 衬砌和围岩中的应力 |
| 4.3.4 基于有限元方法的衬砌与围岩接触分析原理 |
| 4.3.5 计算结果的验证 |
| 4.4 分析和讨论 |
| 4.4.1 接触面上的接触应力 |
| 4.4.2 接触面上的切向位移间断值 |
| 4.4.3 围岩开挖边界上的切向应力 |
| 4.4.4 衬砌内外边界上的切向应力 |
| 4.4.5 摩擦系数的阈值 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 摩擦滑动接触的高效解法和接触方式的判定 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基本原理及方法 |
| 5.3 摩擦滑动接触解法的优化 |
| 5.4 分析和讨论 |
| 5.4.1 围岩和衬砌接触面上的接触方式 |
| 5.4.2 衬砌和围岩各边界上切向应力的变化规律 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 本文主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文及其它成果 |
| 攻读博士期间参加的科研工作 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（2）隧道开挖卸荷作用下岩体破坏突水近场动力学模拟分析方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.2 选题依据与目的 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 隧道突水突变机理 |
| 1.2.2 突水灾变演化过程模拟方法 |
| 1.2.3 近场动力学在岩土工程中的应用 |
| 1.2.4 研究现状发展趋势与存在问题 |
| 1.3 主要内容与创新点 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.3.3 创新点 |
| 第二章 基于矩阵运算的裂隙岩体三维近场动力学模拟 |
| 2.1 近场动力学基本理论 |
| 2.1.1 连续-非连续模拟的非局部作用思想 |
| 2.1.2 常规态型近场动力学模型 |
| 2.1.3 动态/静态问题数值求解方法 |
| 2.2 节理裂隙岩体强度折减本构模型 |
| 2.2.1 基于强度折减理论的岩体本构模型 |
| 2.2.2 岩体本构模型参数确定方法 |
| 2.3 非均质岩体材料压缩破坏模拟 |
| 2.3.1 岩体材料非均质特性表征 |
| 2.3.2 岩体材料压缩破坏模拟 |
| 2.4 基于矩阵运算的高效求解策略 |
| 2.4.1 近场动力学矩阵运算基本原理 |
| 2.4.2 近场动力学矩阵运算程序开发 |
| 2.4.3 近场动力学矩阵运算效率分析 |
| 2.5 岩体破坏三维模拟算例验证 |
| 2.5.1 完整岩体破坏过程模拟 |
| 2.5.2 节理岩体破坏过程模拟 |
| 2.5.3 裂隙岩体破坏过程模拟 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 裂隙岩体应力-渗流耦合近场动力学模拟 |
| 3.1 地下水渗流近场动力学模型 |
| 3.1.1 等效连续介质渗流模型 |
| 3.1.2 离散裂隙网络渗流模型 |
| 3.1.3 孔隙-裂隙双重介质渗流模型 |
| 3.2 裂隙岩体流-固耦合模拟方法 |
| 3.2.1 物质点双重覆盖理论模型 |
| 3.2.2 流-固耦合矩阵运算与程序开发 |
| 3.3 应力状态对水力裂隙扩展路径的影响规律 |
| 3.3.1 应力状态对水力裂隙的影响机制 |
| 3.3.2 水力裂隙扩展路径模拟结果分析 |
| 3.4 天然裂隙对水力裂隙扩展路径的影响规律 |
| 3.4.1 天然裂隙与水力裂隙相互作用关系 |
| 3.4.2 水力裂隙扩展路径模拟结果分析 |
| 3.5 岩体裂隙网络水力压裂过程损伤破坏规律 |
| 3.5.1 裂隙网络对水力裂隙的影响机制 |
| 3.5.2 裂隙网络岩体水力压裂模拟结果分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 隧道开挖卸荷效应近场动力学模拟 |
| 4.1 卸荷效应模拟的物质点休眠法 |
| 4.1.1 物质点休眠法基本思想 |
| 4.1.2 开挖卸荷模拟程序设计 |
| 4.2 隧道开挖损伤区模拟分析 |
| 4.2.1 隧道开挖损伤区形成机制 |
| 4.2.2 隧道开挖损伤区演化过程 |
| 4.2.3 隧道开挖围岩位移场变化规律 |
| 4.3 渗流卸荷近场动力学模拟 |
| 4.3.1 孔隙介质渗流卸荷模拟 |
| 4.3.2 裂隙介质渗流卸荷模拟 |
| 4.3.3 双重介质渗流卸荷模拟 |
| 4.4 卸荷作用下应力-渗流耦合近场动力学模拟 |
| 4.4.1 卸荷作用下应力-渗流近场动力学模拟方法 |
| 4.4.2 卸荷作用下应力-渗流耦合模拟程序设计 |
| 4.5 隧道开挖损伤区应力-渗流耦合模拟 |
| 4.5.1 渗流对隧道开挖损伤区的影响机制 |
| 4.5.2 渗透压力对隧道开挖损伤的影响规律 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 隧道隔水岩体渐进破坏突水灾变过程模拟 |
| 5.1 歇马隧道突水灾害概述 |
| 5.1.1 依托工程概况 |
| 5.1.2 工程现场突水情况 |
| 5.2 隧道岩体破坏突水地质力学模型试验 |
| 5.2.1 地质力学模型试验概述 |
| 5.2.2 隔水岩体渐进破坏突水过程 |
| 5.3 隧道岩体破坏突水近场动力学模型 |
| 5.3.1 隧道施工过程三维模型 |
| 5.3.2 监测断面布置情况 |
| 5.4 隧道岩体破坏突水模拟结果分析 |
| 5.4.1 围岩损伤状态分析 |
| 5.4.2 围岩渗流场分析 |
| 5.4.3 围岩位移场分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 隧道隔水岩体渐进破坏突水影响因素分析 |
| 6.1 岩溶隧道突水影响因素与模型设计 |
| 6.1.1 岩溶隧道突水影响因素 |
| 6.1.2 岩溶隧道突水模拟工况设计 |
| 6.2 岩溶隧道突水灾变过程工程尺度模拟 |
| 6.2.1 工程尺度模拟三维数值模型 |
| 6.2.2 隔水岩体渐进破坏突水过程分析 |
| 6.3 岩溶隧道突水影响因素分析 |
| 6.3.1 溶洞发育规模 |
| 6.3.2 溶洞水压力 |
| 6.3.3 围岩弹性模量 |
| 6.3.4 围岩抗拉强度 |
| 6.3.5 隧道埋深 |
| 6.3.6 溶洞位置 |
| 6.4 基于数值模拟结果的隧道突水防控措施分析 |
| 6.4.1 最小安全厚度计算结果分析 |
| 6.4.2 岩溶隧道突水防控措施分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 近场动力学岩土工程数值仿真软件及应用 |
| 7.1 数值仿真软件研发 |
| 7.1.1 软件功能设计 |
| 7.1.2 软件架构设计 |
| 7.1.3 软件运行环境 |
| 7.2 数值仿真软件介绍 |
| 7.2.1 用户界面介绍 |
| 7.2.2 使用方法介绍 |
| 7.3 应用实例分析 |
| 7.3.1 模型概况 |
| 7.3.2 模拟结果分析 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间参与的科研项目 |
| 博士期间发表的论文 |
| 博士期间申请的专利 |
| 博士期间获得的奖励 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（3）开挖作用下大型地下水封石油洞库的渗流通道识别与稳定性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景和研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 工程岩体多尺度力学研究 |
| 1.2.2 地下水封洞库围岩渗流特性与稳定性研究 |
| 1.2.3 地下洞室微震监测研究 |
| 1.3 本文主要研究内容与研究路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 研究路线 |
| 2 洞库围岩节理测量、统计与模拟 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 工程背景 |
| 2.2.1 锦州某地下水封石油洞库工程概况 |
| 2.2.2 工程地质和水文地质条件 |
| 2.3 基于数字摄影测量的洞库围岩节理信息统计 |
| 2.3.1 数字摄影测量系统 |
| 2.3.2 洞库围岩节理测量和分组 |
| 2.3.3 洞库围岩节理参数概率分布规律 |
| 2.4 洞库围岩节理网络模拟 |
| 2.4.1 统计均质区划分及模拟区域 |
| 2.4.2 节理网络模拟参数 |
| 2.4.3 节理网络生成 |
| 2.4.4 节理网络模拟效果检验 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 洞库围岩表征单元体及多尺度等效力学分析方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 围岩细观力学参数反分析 |
| 3.2.1 RFPA基本原理 |
| 3.2.2 细观力学参数 |
| 3.3 洞库围岩尺寸效应及表征单元体 |
| 3.3.1 数值分析模型 |
| 3.3.2 尺寸效应分析 |
| 3.3.3 REV及其等效力学参数 |
| 3.3.4 等效力学参数的验证 |
| 3.4 洞库围岩多尺度等效力学分析方法 |
| 3.4.1 多尺度等效力学分析方法 |
| 3.4.2 案例分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 地下水封石油洞库开挖过程微震活动特征研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 洞库施工概况 |
| 4.3 洞库微震监测系统构建与测试 |
| 4.3.1 微震监测原理 |
| 4.3.2 微震监测系统构建 |
| 4.3.3 定位精度测试与波速优化 |
| 4.3.4 波形识别和噪声滤除 |
| 4.4 储油洞室开挖过程微震活动特征 |
| 4.4.1 定量微震学理论 |
| 4.4.2 微震时空分布规律 |
| 4.4.3 微震活动特征与开挖施工的响应关系 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 开挖过程中的围岩优势渗流通道识别研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 洞库施工期的围岩渗流规律 |
| 5.2.1 RFPA~(2D)-flow基本原理 |
| 5.2.2 典型洞库结构渗流规律分析 |
| 5.2.3 岩脉影响区渗流规律分析 |
| 5.3 新生微破裂的矩张量分析方法 |
| 5.3.1 矩张量理论 |
| 5.3.2 矩张量分析方法 |
| 5.3.3 计算案例 |
| 5.4 洞库围岩优势渗流通道识别 |
| 5.4.1 洞库围岩新生微破裂的空间分布 |
| 5.4.2 洞库围岩新生微破裂的连通性 |
| 5.4.3 围岩优势渗流通道识别 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 开挖卸荷作用下洞库围岩能量演化规律与稳定性研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 开挖卸荷作用下的洞库围岩能量演化规律 |
| 6.2.1 开挖卸荷作用下岩体能量种类 |
| 6.2.2 开挖卸荷作用下的岩体能量转化和3E现象 |
| 6.2.3 开挖过程中洞库围岩能量演化特征 |
| 6.3 基于多尺度等效力学分析的围岩稳定性 |
| 6.4 洞库围岩失稳的微震前兆 |
| 6.4.1 围岩失稳前兆分析方法 |
| 6.4.2 围岩失稳的微震前兆特征 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 第2章中K-S单样本检验量临界值表 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（4）深埋隧道岩爆预警与围岩动力破坏机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 深埋隧道围岩稳定性研究 |
| 1.2.2 岩爆预测研究 |
| 1.2.3 微震监测及其应用研究 |
| 1.2.4 深埋隧道围岩动力破坏特性研究 |
| 1.3 目前研究的不足 |
| 1.4 研究内容与主要创新点 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 主要创新点 |
| 第2章 基于机器学习的岩爆倾向性分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 岩爆实例获取及数据清洗 |
| 2.2.1 岩爆案例获取 |
| 2.2.2 数据清洗 |
| 2.3 岩爆预测模型 |
| 2.3.1 机器学习算法概述 |
| 2.3.2 特征选择 |
| 2.3.3 算法优化 |
| 2.4 模型分类性能评估 |
| 2.4.1 模型分类性能评估指标 |
| 2.4.2 模型性能评估 |
| 2.4.3 常用理论判据性能分析 |
| 2.5 多雄拉隧道岩爆倾向性分析 |
| 2.5.1 工程概况及地质条件 |
| 2.5.2 基于理论判据的多雄拉隧道岩爆预测 |
| 2.5.3 基于机器学习的多雄拉隧道岩爆预测 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于微震监测的深埋TBM施工隧道岩爆预警 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 微震监测系统布设与数据处理 |
| 3.2.1 微震监测原理 |
| 3.2.2 微震监测系统构成及其可靠性评价 |
| 3.2.3 微震信号识别与噪声分析 |
| 3.2.4 微震事件定位 |
| 3.3 隧道围岩失稳过程中微震活动特征 |
| 3.3.1 微震事件时空分布规律 |
| 3.3.2 微震活动与TBM掘进进尺 |
| 3.3.3 微震活动震级-频度关系曲线 |
| 3.3.4 基于双差成像的围岩速度场分析 |
| 3.4 基于微震监测的岩爆多维前兆信息挖掘 |
| 3.4.1 基于临界点理论的微震活动演化特征 |
| 3.4.2 b值演化特征 |
| 3.4.3 微震信号频谱演化特征 |
| 3.4.4 “4.3”岩爆特征分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于数字图像相关的围岩动力破坏机理研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 试验方案 |
| 4.2.1 试样制备 |
| 4.2.2 试验设备 |
| 4.2.3 试验加载方案 |
| 4.2.4 数字图像相关技术 |
| 4.3 圆形隧道围岩动力破坏特性 |
| 4.3.1 静应力各向异性的影响 |
| 4.3.2 超欠挖的影响 |
| 4.3.3 断层的影响 |
| 4.4 城门洞形隧道围岩动力破坏特性 |
| 4.4.1 静应力各向异性的影响 |
| 4.4.2 动力扰动作用方向的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 主要成果与结论 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）复杂条件下高边坡变形稳定与控制的机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 工程背景及研究意义 |
| 1.2 高边坡稳定分析研究现状 |
| 1.2.1 高边坡抗滑稳定分析方法 |
| 1.2.2 高边坡整体变形稳定分析方法 |
| 1.2.3 岩体卸荷松弛研究现状 |
| 1.2.4 岩体强度参数反演研究现状 |
| 1.3 岩体结构面动力损伤模型研究进展 |
| 1.4 本文主要工作、研究思路及创新点 |
| 1.4.1 本文主要工作和研究思路 |
| 1.4.2 本文的创新点 |
| 第2章 边坡变形破坏驱动力及稳定分析方法 |
| 2.1 本章引言 |
| 2.2 基于最小塑性余能原理的整体稳定分析 |
| 2.3 不平衡力与边坡破坏模式 |
| 2.3.1 剪切破坏时不平衡力的分布 |
| 2.3.2 拉剪破坏时不平衡力的分布规律 |
| 2.3.3 圆弧破坏模式及临界滑移面搜索 |
| 2.3.4 不平衡力与开挖卸荷破坏 |
| 2.4 基于多重网格法的局部抗滑稳定分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 大岗山高边坡开挖变形破坏分析 |
| 3.1 本章引言 |
| 3.2 大岗山右岸边坡地质概况及数值模型 |
| 3.2.1 工程背景及地质概况 |
| 3.2.2 计算模型及参数 |
| 3.3 大岗山右岸边坡开挖变形破坏分析 |
| 3.3.1 天然边坡整体稳定分析 |
| 3.3.2 边坡开挖变形破坏分析 |
| 3.4 大岗山右岸边坡关键块体抗滑稳定分析 |
| 3.4.1 大岗山右岸边坡主要滑块 |
| 3.4.2 大岗山右岸边坡抗滑稳定分析 |
| 3.5 大岗山右岸边坡加固效果评价 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于滑动弱化模型的结构动力破坏分析 |
| 4.1 本章引言 |
| 4.2 基于D-P屈服准则的边坡动本构模型 |
| 4.3 本构积分算法及程序实现 |
| 4.4 算例验证 |
| 4.4.1 滑块直剪破坏分析 |
| 4.4.2 动力情况下的隧洞衬砌分析 |
| 4.4.3 不平衡力与滑动弱化系数之间的关系 |
| 4.5 阻滑断层在动力情况下的变形分析 |
| 4.6 本章结论 |
| 第5章 地震垮塌堰塞体边坡参数反演及稳定分析 |
| 5.1 本章引言 |
| 5.2 红石岩堰塞体边坡工程概况及研究框架 |
| 5.3 震后监测数据分析 |
| 5.4 地质力学参数反演 |
| 5.4.1 数值模型的建立 |
| 5.4.2 地震前后静力稳定分析 |
| 5.4.3 地震作用下破坏区域分析 |
| 5.4.4 岩体物理力学参数的确定 |
| 5.5 地震作用下整体稳定分析 |
| 5.5.1 红石岩堰塞体边坡静力稳定分析 |
| 5.5.2 红石岩堰塞体边坡动力稳定分析 |
| 5.5.3 暴雨作用下堰塞体边坡的整体稳定分析 |
| 5.5.4 加固处理方案及效果评价 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 非弹性体的哈密顿原理 |
| 6.1 本章引言 |
| 6.2 弹性体的哈密顿原理 |
| 6.3 一般形式的哈密顿原理 |
| 6.3.1 哈密顿原理的逆定理 |
| 6.3.2 非耦合热弹性力学 |
| 6.3.3 一般形式的哈密顿原理 |
| 6.4 rice的内变量理论 |
| 6.5 材料的路径描述 |
| 6.6 非弹性体的哈密顿原理 |
| 6.7 本章结论 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 主要研究成果与结论 |
| 7.2 未来研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）基于DDARF改进方法的节理岩体稳定性分析及控制（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景和研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 节理岩体稳定性分析的理论方法 |
| 1.2.2 节理岩体稳定性分析的试验方法 |
| 1.2.3 节理岩体稳定性分析的数值方法 |
| 1.3 本文主要研究内容、创新点和技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 创新点 |
| 1.3.3 技术路线 |
| 第二章 节理岩体DDARF分析与AutoCAD的耦合算法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 非连续变形分析方法概述 |
| 2.2.1 位移函数 |
| 2.2.2 平衡方程组和最小势能原理 |
| 2.2.3 运动学条件和计算流程图 |
| 2.2.4 非连续变形分析方法的改进和发展 |
| 2.2.5 岩体破坏全过程DDARF方法 |
| 2.3 DDARF与AutoCAD的前处理建模耦合分析 |
| 2.3.1 岩体随机节理网络模拟的Monte-Carlo方法 |
| 2.3.2 AutoCAD中节理岩体模型的建立 |
| 2.3.3 AutoCAD-DDARF耦合模块 |
| 2.4 试验算例 |
| 2.5 工程应用 |
| 2.5.1 耦合建模方法在公路隧道中的应用 |
| 2.5.2 耦合建模方法在沂蒙水电站中的应用 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 节理岩体非连续变形分析DDARF方法的改进及应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 DDARF弹脆性本构模型的建立 |
| 3.2.1 岩体非线性本构模型 |
| 3.2.2 弹脆性本构模型的DDARF实现 |
| 3.2.3 试验验证 |
| 3.2.4 工程应用 |
| 3.3 DDARF计算收敛判据的研究 |
| 3.3.1 DDARF计算收敛机理 |
| 3.3.2 DDARF计算松弛迭代法 |
| 3.3.3 DDARF收敛准则的应用 |
| 3.4 DDARF多元化网格划分方法的研究 |
| 3.4.1 数值计算中的网格划分方法 |
| 3.4.2 DDARF多元化网格划分方法 |
| 3.4.3 试验验证 |
| 3.4.4 工程应用 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 节理岩体裂隙扩展机理的试验及非连续变形分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 节理试件裂隙扩展室内试验 |
| 4.3 非连续变形分析的裂隙扩展理论 |
| 4.4 DDARF节理试件裂隙扩展机理 |
| 4.4.1 单节理试件裂隙扩展机理 |
| 4.4.2 双节理试件裂隙扩展机理 |
| 4.4.3 多节理试件裂隙扩展机理 |
| 4.5 开挖影响下地下工程裂隙扩展机理 |
| 4.5.1 数值计算中的开挖实现 |
| 4.5.2 平行节理洞室开挖裂隙扩展机理 |
| 4.5.3 随机节理洞室开挖裂隙扩展机理 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 节理岩体稳定性预测、预警及控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 节理岩体稳定性预测、预警分析 |
| 5.2.1 块体理论分析节理岩体稳定性 |
| 5.2.2 DDARF方法分析节理岩体稳定性 |
| 5.3 非连续变形分析DDARF岩体锚固研究 |
| 5.3.1 DDARF衬砌支护分析 |
| 5.3.2 DDARF端锚锚固分析 |
| 5.3.3 DDARF全长剪切锚固分析 |
| 5.3.4 DDARF等效锚固分析 |
| 5.3.5 DDARF锚固支护失效判断 |
| 5.4 DDARF节理岩体布锚优化分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的科研成果、参与项目及所获奖励 |
| 致谢 |
| 附件 |
（8）峰后岩体宏细观破裂过程数值模拟方法及应用研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 关于岩石破裂理论方面 |
| 1.2.2 关于岩石破裂试验方面 |
| 1.2.3 关于岩石破裂数值方法方面 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.4 研究思路 |
| 1.5 创新点 |
| 第二章 峰后裂隙岩体破裂过程三轴试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 峰后裂隙岩体破裂过程三轴压缩试验 |
| 2.2.1 预制试件 |
| 2.2.2 试验仪器 |
| 2.2.3 试验过程 |
| 2.3 峰后裂隙岩体破裂过程三轴压缩试验结果 |
| 2.3.1 不同围压条件下裂隙岩体变形特性 |
| 2.3.2 不同倾角条件下裂隙岩体变形特性 |
| 2.3.3 裂隙岩体破坏模式 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 峰后裂隙岩体非连续变形破坏本构方程与模拟方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 峰后裂隙岩体变形破坏特性 |
| 3.3 峰后裂隙岩体本构模型的构建 |
| 3.3.1 峰后裂隙岩体损伤本构模型 |
| 3.3.2 裂隙岩体结构变形特性 |
| 3.3.3 模型验证 |
| 3.4 基于应变能密度理论的判别准则 |
| 3.4.1 基于应变能密度理论的岩体变形破裂准则 |
| 3.4.2 基于应变能密度理论的岩体变形破裂过程数值分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于流形覆盖的岩体宏细观破裂的颗粒离散元法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于流形覆盖的离散颗粒单元的构成 |
| 4.2.1 基于流形覆盖的颗粒离散元法特点 |
| 4.2.2 流形单元的覆盖函数 |
| 4.2.3 颗粒单元的构建 |
| 4.3 MDP模型的基本方程 |
| 4.3.1 位移矩阵 |
| 4.3.2 应变矩阵 |
| 4.3.3 单元应力 |
| 4.4 MDP模型本构关系 |
| 4.4.1 微平面理论 |
| 4.4.2 弹性特性 |
| 4.4.3 非弹性特性 |
| 4.5 MDP模型程序实现 |
| 4.5.1 基于流形覆盖的颗粒离散元计算流程 |
| 4.5.2 算例 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于MDPM的裂隙岩体变形破坏特性数值分析研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 离散元简介 |
| 5.2.1 离散元基本方程 |
| 5.2.2 YADE软件简介 |
| 5.3 基于MDPM的裂隙岩体力学性质数值分析 |
| 5.3.1 尺寸效应 |
| 5.3.2 拉压不对称 |
| 5.3.3 连续与非连续变形分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 工程应用 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 工程背景 |
| 6.3 计算模型及参数的确定 |
| 6.3.1 数值模型 |
| 6.3.2 裂隙岩体参数的确定 |
| 6.4 地下洞室左侧壁围岩塌方数值模拟 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在读期间参与的科研项目 |
| 在读期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 附件 |
（9）考虑块体内耦合作用及锚杆塑性效应的非连续变形分析方法（论文提纲范文）
| 目录 |
| CONTENTS |
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.2 岩土工程中的数值分析方法 |
| 1.2.1 有限差分法 |
| 1.2.2 有限单元法 |
| 1.2.3 离散单元法 |
| 1.2.4 边界元法 |
| 1.2.5 非连续变形分析方法 |
| 1.2.6 数值流形方法 |
| 1.3 DDA方法的研究概况 |
| 1.3.1 块体精确应力场分析 |
| 1.3.2 罚函数法的改进 |
| 1.3.3 裂纹扩展的模拟 |
| 1.3.4 散粒体介质模拟 |
| 1.3.5 工程应用问题 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第二章 非连续变形分析方法的基本理论及改进 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 DDA方法的基本原理 |
| 2.2.1 块体的变形和位移 |
| 2.2.2 块体的总体平衡方程 |
| 2.2.3 方程的求解与迭代 |
| 2.2.4 主要的程序和功能 |
| 2.3 DDARF程序的介绍 |
| 2.3.1 随机节理网络的自动生成 |
| 2.3.2 三角形块体单元的自动生成 |
| 2.3.3 模拟材料的不均匀性 |
| 2.3.4 块体边界开裂的分析方法 |
| 2.4 DDARF程序的改进 |
| 2.4.1 收敛准则 |
| 2.4.2 锚杆的塑性分析 |
| 2.5 工程算例 |
| 2.5.1 单轴压缩试验 |
| 2.5.2 双轴压缩试验 |
| 2.5.3 裂隙对洞室的影响 |
| 2.5.4 裂隙试块的锚固效应 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 DDARF程序与ANSYS程序的耦合分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 前处理的转换程序 |
| 3.3 耦合计算 |
| 3.3.1 位移函数 |
| 3.3.2 整体方程矩阵 |
| 3.3.3 结构面变形接触子矩阵 |
| 3.3.4 势能极值分析 |
| 3.4 程序验证 |
| 3.4.1 建立模型 |
| 3.4.2 模型的对比 |
| 3.5 实际工程中的应用 |
| 3.5.1 建立计算模型 |
| 3.5.2 围岩裂隙的扩展过程 |
| 3.5.3 围岩位移的影响因素 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 非连续变形分析中的并行算法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 并行计算及相关概念 |
| 4.2.1 并行计算的概念 |
| 4.2.2 并行编程的模式 |
| 4.2.3 OpenMP模型的简介 |
| 4.3 DDARF程序中的并行算法 |
| 4.3.1 刚度矩阵组装 |
| 4.3.2 迭代方程求解 |
| 4.3.3 并行计算算例 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 非连续变形分析方法在工程中的应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 岩体计算参数的确定 |
| 5.3 分层开挖与分步支护的模拟 |
| 5.3.1 有限元中的开挖分析 |
| 5.3.2 非连续变形分析中的开挖分析 |
| 5.3.3 分层开挖与分步支护模拟 |
| 5.4 实际工程中的应用 |
| 5.4.1 工程的基本概况 |
| 5.4.2 岩体等效参数的确定 |
| 5.4.3 洞室群的开挖 |
| 5.4.4 洞室群的支护 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 在读期间参与的科研项目 |
| 在读期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
四、基于数值流形元方法的地下洞室稳定性分析（论文参考文献）
- [1]摩擦滑动接触条件下隧洞围岩和衬砌力学分析的解析方法[D]. 尹崇林. 华北电力大学(北京), 2021
- [2]隧道开挖卸荷作用下岩体破坏突水近场动力学模拟分析方法[D]. 高成路. 山东大学, 2021(11)
- [3]开挖作用下大型地下水封石油洞库的渗流通道识别与稳定性研究[D]. 庄端阳. 大连理工大学, 2019(06)
- [4]深埋隧道岩爆预警与围岩动力破坏机理研究[D]. 汤志立. 清华大学, 2019(02)
- [5]深部岩体爆破开挖破坏的数值流形法研究[A]. 杨石扣,任旭华,张继勋. 第27届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅱ册）, 2018
- [6]复杂条件下高边坡变形稳定与控制的机理研究[D]. 吕庆超. 清华大学, 2018(04)
- [7]基于DDARF改进方法的节理岩体稳定性分析及控制[D]. 陈云娟. 山东大学, 2015(01)
- [8]峰后岩体宏细观破裂过程数值模拟方法及应用研究[D]. 平洋. 山东大学, 2015(01)
- [9]考虑块体内耦合作用及锚杆塑性效应的非连续变形分析方法[D]. 王文. 山东大学, 2014(10)
- [10]数值流形方法研究及应用进展[J]. 张湘伟,章争荣,吕文阁,骆少明. 力学进展, 2010(01)