CAD中复杂地下洞穴群3D有限元网格化的实现

CAD中复杂地下洞穴群3D有限元网格化的实现

一、复杂地下洞室群三维有限元网格剖分在CAD中的实现(论文文献综述)

李冬冬[1](2018)在《地下厂房岩锚梁岩壁围岩与锚杆支护宏细观特性研究》文中研究指明无论是我国全面建设小康社会新时期还是“一带一路”经济区建设需要,都促使交通、市政、能源、国防等领域的水利与岩土地下工程建设进入新的阶段。地下厂房安全稳定问题关系到国内外众多大型工程项目的安全运行,而岩锚梁作为地下厂房重要结构,因直接承受吊车荷载、岩壁局部变形较大、受力特性复杂等特点,关系到地下厂房开挖及运行期的整体安全稳定性。目前针对岩锚梁结构力学特性的研究整体偏于经验参考和基于宏观分析计算方法,对于岩壁围岩细观损伤过程、锚杆支护作用细观机理以及薄弱结构面细观受力特性等研究还不充分,有必要引入新的模型与算法、从新的视角对这些问题进行研究和探讨,同时可为实际工程提供理论支持。本文围绕地下厂房岩锚梁岩壁围岩与锚杆支护宏细观特性的关键问题,首先基于有限单元法、从宏观力学角度研究了岩锚梁在不同爆破参数下、不同开挖工况下以及不同支护条件下的围岩变形与损伤特征、吊车梁运行安全系数以及锚杆受力分布规律;为进一步研究岩锚梁结构在地下厂房开挖和运行期的细观受力特性,通过引入基于颗粒流PFC程序的离散元分析法、PFC-FLAC离散-连续耦合分析法,以及本文提出的改进颗粒流声发射片模拟方法,揭示了岩壁围岩细观损伤累积与损伤深度判别、全长粘结锚杆支护主动变形围岩细观作用机理、薄弱接触面局部细观破坏特征等宏细观力学特性,主要研究内容如下:(1)进行了地下厂房岩锚梁岩壁爆破开挖精细化控制研究。在实际工程要求岩锚梁岩壁精细化开挖的基础之上,提出了地下厂房岩锚梁三维有限元模型建立与分析方法,推导了岩壁爆破开挖荷载计算及有限元迭代计算方法,研究了不同爆破参数下爆破开挖荷载对吊车梁岩壁围岩受力与破坏特性的影响,结果表明岩锚梁局部岩壁围岩对爆破参数取值十分敏感,应注意避免爆破对岩壁附近围岩的扰动及破坏;建立了合理的岩锚梁超挖模型并分析了岩锚梁安全性评价指标,结果显示超挖工况下地下厂房运行期岩锚梁岩壁围岩破坏范围增大、变形量增加,承载能力降低、接触面安全系数减小,不利于形成合理受力变形特征及保证稳定安全运行,因此为避免岩锚梁岩壁不良开挖现象、保证岩台按设计成型,必须对岩壁爆破开挖设计进行精细化控制。(2)研究了地下厂房岩锚梁涂沥青锚杆支护特性。为了改善地下厂房岩锚梁岩壁浅层围岩应力集中现象,增大岩锚梁及其岩壁围岩的整体安全性,地下厂房施工过程中将吊车梁附近围岩1.5~2m范围内的上排斜拉锚杆涂裹沥青,锚杆与围岩局部脱离使得应力传递至围岩深部。针对地下厂房岩锚梁上排受拉锚杆涂沥青工艺,提出了一种在地下厂房岩锚梁有限元模型中生成沥青单元的方法:根据岩锚梁体型与吊车梁锚杆走向划分局部单元网格,建立地下厂房洞室群有限元模型;在上排斜拉涂沥青锚杆穿过的单元内生成新的节点,根据八节点六面体单元点-线-面基本关系,重新生成新的有限元模型;采用隐式杆单元法模拟涂沥青锚杆,隐式柱单元法模拟普通锚杆,将采用涂沥青锚杆与不采用涂沥青锚杆的孟底沟水电站地下厂房岩锚梁有限元模型进行对比分析与计算,有效模拟了锚杆涂沥青段岩壁围岩破坏区减少、应力集中现象减弱、围岩整体承载能力增强以及锚杆应力沿杆长趋于均匀化分布的受力特性。(3)提出了岩石与锚杆材料的离散颗粒模型数值仿真方法,探讨了基于离散元颗粒流PFC程序的介质变形、受力、损伤判别及破坏过程的细观力学描述手段,包括颗粒间接触力链与介质宏观受力特性的关系、颗粒模型微裂纹发育记录和声发射特性的关系、颗粒模型墙体伺服与介质宏观应力的关系等,并应用于岩石无侧限压缩试验、直接拉伸试验、不同围压下三轴压缩试验以及粘结锚杆拉拔试验等的离散颗粒模型数值试验研究,分析了岩石破坏过程中微裂纹扩展形态和声发射特性以及拉拔锚杆细观受力特征,从细观力学角度探索了有效的岩石和锚杆材料颗粒离散元模拟方法并得以成功运用。(4)基于PFC-FLAC离散-连续耦合计算方法,研究了围岩主动变形条件下全长粘结锚杆细观支护特性。针对单独采用离散元颗粒流PFC程序无法适用于地下厂房洞室开挖与支护工程尺度的问题,通过引入PFC-FLAC离散-连续耦合计算方法将求解区域划分为两个子区域,在FLAC程序中建立有限差分单元连续模型用于维持边界地应力值,同时在PFC程序中建立相应尺寸的地下洞室开挖颗粒流模型;经基于FISH语言二次开发的数据传输设计,两程序中的连续模型和离散颗粒模型可以进行有效数据交换和连续耦合计算,FLAC耦合边界与PFC墙体保持了良好的变形一致性和应力等价性。将其用于开挖面围岩主动变形情况下的全长粘结锚杆支护机理研究,从细观力学角度分析了开挖边界围岩维持自平衡的压力环机制、锚杆支护围岩“中性点”特征和围岩-锚杆联合承载细观作用机理。结果表明锚杆支护使得开挖边界围岩压力环厚度降低,但单根压接触力链量值升高并交织在锚杆周围,锚杆颗粒间平行粘结力远大于围岩颗粒平行粘结力,从细观角度良好呈现了锚杆-围岩联合承载机制;通过颗粒变形特征可知锚杆支护下靠近开挖边界的颗粒向临空面的变形大于锚杆变形,远离开挖边界的深部围岩颗粒向临空面的变形小于锚杆变形,两者变形相等的地方锚杆颗粒间接触力最大,直观体现了锚杆在地下洞室围岩支护过程中的“中性点”特征;开挖前后临空面附近围岩的颗粒孔隙率下降百分比较无锚杆支护工况显着降低,体现了锚杆为改善开挖引起的围岩松动效应所发挥的重要作用。(5)基于改进的PFC颗粒流声发射片模拟方法,研究了地下厂房岩锚梁局部细观受力与破坏特性。针对基于经典PFC-FLAC离散-连续耦合计算方法的PFC颗粒流声发射片技术在地下厂房洞室大变形或应力集中部位不能进行稳定耦合计算的问题,提出了一种基于FLAC模型耦合区域节点速率双线性插值的改进PFC颗粒流声发射片模拟方法:在FLAC程序中进行大型地下洞室分期开挖与支护过程模拟,同时建立与洞室重点关注部位单元节点享有共同坐标的PFC颗粒流声发射片模型,颗粒速度依据双线性插值隶属于FLAC耦合区域节点速度,能够容许耦合区域的任意变形并满足PFC颗粒、PFC墙体和FLAC耦合边界三者之间同步运动。经某地下洞室分期开挖算例验证,可知浅层围岩内颗粒接触力链紊乱且出现空洞,伴随大量微裂纹发育并逐渐汇合成两道明显的“X,”型宏观裂隙带,深部围岩内只发育少量微裂纹;随着开挖的进行剪裂纹占微裂纹总数百分比越来越大,促使围岩呈现出延-塑性破坏特征;锚杆和衬砌支护可显着降低微裂纹发育即围岩损伤程度。说明该方法良好适用于地下洞室局部细观力学特性分析,并将其应用于孟底沟水电站地下厂房岩锚梁岩壁围岩局部受力、变形与破坏特性研究中,提出了基于声发射片微裂纹发育特征的围岩破坏区深度判别方法,结果与有限元分析结果相一致并弥补了后者围岩破坏显示方法单一、尤其难以描述围岩损伤程度变化的缺点,表明上述方法在描述开挖面围岩损伤问题时具有明显优越性;同时用于研究吊车梁岩壁围岩参数劣化和吊车超载情况下吊车梁与围岩接触面问题,从其变形趋势、细观接触力链形态、微裂纹发育类别与宏观裂隙特征等多个宏-细观角度再现了竖直与倾斜接触面将分别产生拉裂破坏与剪切破坏的力学响应过程。

邓建[2](2017)在《复杂深埋水工隧洞地震响应与减震措施研究》文中指出随着水电建设事业的迅速发展和西部大开发战略的不断推进,我国相继建设了一批大型水电工程,同时,为缓解供需矛盾、整合区域资源,逐步兴建了一批大规模、长距离调水工程,为此,形成了为数众多的地下水工隧洞结构。水工隧洞的建设面临着复杂结构形态、复杂作用机制、复杂赋存环境等各种挑战,特别地,在地震频发的背景下,水工隧洞的抗震特性也成为关乎工程结构安全稳定的重要内容,成为限制区域经济发展和国家能源安全的阻力。因此,研究水工隧洞地震响应力学机制,探讨复杂条件下水工隧洞地震响应特性,形成水工隧洞地震响应分析评估与减震加固体系,对保障结构安全稳定、提升抗震设防水平具有重大的理论研究价值和社会经济效益。本文围绕复杂深埋水工隧洞地震响应与减震措施中的几个关键问题,即水工隧洞地震响应前处理分析方法、水工隧洞流体-衬砌-围岩动力联合作用模型、结构面影响下水工隧洞地震响应、高应力条件下水工隧洞地震响应以及水工隧洞抗震减震措施等展开研究和探讨,主要研究内容如下:(1)基于计算机程序语言对地形图中地面高程数据进行提取,采用结构面双平面对断层穿过单元进行重构,形成复杂地形地质条件下三维数值建模方法;研究基于实测地震波的比例缩放法和基于设计反应谱的人工地震波合成方法,探讨地震波基线校正、滤波和方向变换,形成复杂地震波前处理分析方法;推导三维粘弹性人工边界运动方程和数值模拟技术,探讨人工边界上节点荷载形式,形成复杂人工边界处理与地震波输入方法;通过对数值建模、地震波、人工边界的研究,形成地下结构动力响应前处理分析体系,开发复杂地下结构三维弹性动力有限元计算程序。(2)基于大量混凝土材料动态加载试验成果,总结静、动荷载下混凝土本构关系曲线的相似性特点,基于应变空间静力损伤本构的基本思路,以及对三维应力状态下混凝土静态拉、压损伤变量进行定义和求解,推导混凝土动力损伤本构关系基本格式,并对其损伤状态、开裂本构、渗透特性等进行分析和评估,建立适宜编程的混凝土衬砌动力损伤开裂模型;分别考虑水工隧洞内水与衬砌界面耦合作用、衬砌与围岩动力联合承载,推导其动力显式有限元求解格式,建立水工隧洞流体-衬砌-围岩动力联合作用分析模型,形成水工隧洞地震响应非线性计算分析方法。(3)基于非关联塑性理论,建立结构面剪胀与塑性耦合模型,从结构面损伤机制出发,建立基于能量原理的岩体结构面拉、剪损伤本构模型,将弹塑性演化与损伤演化分开求解,提出结构面弹塑性损伤本构关系的混合积分算法;基于岩体拉裂和剪切两种破坏模式,引入不同的开裂面应力-应变关系假定,基于开裂单元应变分解的思想,分别针对开裂面和裂缝间岩体采用弹脆性和弹塑性本构,建立开裂岩体等效弹塑性本构关系模型;通过研究宏观结构面对水工隧洞地震响应的影响,以及含细观结构面岩体的动态裂纹扩展过程,形成复杂地质条件下水工隧洞地震响应分析方法。(4)基于不同围压条件下岩体三轴压缩试验成果,探讨岩体的围压强化和脆性劣化效应,提出岩体强度参数随围压非线性强化、随塑性应变线性劣化的分析模型,结合地震作用下岩体强度参数的应变率效应,.建立高应力岩体弹脆塑性动力本构关系模型;针对高应力水工隧洞承受地震荷载时形成的静动载组合作用模式,考虑不同轴压、不同围压等静载,以及不同峰值荷载、不同加载速率、不同加载持时等动载对水工隧洞地震响应的影响,建立水工隧洞静动载组合作用分析模型,探讨不同静动载组合下水工隧洞地震响应特性,形成复杂应力条件下水工隧洞地震响应分析方法。(5)基于水工隧洞围岩、减震层和衬砌的横向作用机制,将其简化为三自由度振动体系,基于振动理论,推导其运动方程,求解变形传递系数,探讨减震层与围岩刚度比、地震波荷载与结构自振频率比对水工隧洞抗减震特性的影响;针对软弱破碎岩体,探讨水工隧洞的灌浆加固抗震效果,分析不同灌浆参数、不同灌浆层厚度对水工隧洞地震响应的影响;针对完整坚硬岩体,探讨水工隧洞设置减震层作用效果,分析不同减震材料、不同减震层厚度对水工隧洞地震响应的影响;通过对水工隧洞抗减震作用机理,以及不同抗减震措施作用效果的研究,形成复杂水工隧洞抗震减震加固体系。

程立[3](2017)在《特高拱坝变形破坏的机制与控制研究》文中研究表明特高拱坝是水电开发中重要坝型,近年来随着锦屏一级等7座坝高超过200m的特高拱坝先后建成并蓄水运行,这为特高拱坝建设积攒了丰富资料和宝贵经验;而工程实践中,卸荷松弛、谷幅收缩等设计期未充分重视且常规方法难以准确定量分析的变形破坏问题日益突出。本文研究了特高拱坝超载中变形稳定与开裂破坏的演化过程、边坡卸荷松弛与异常变形的机理及对特高拱坝稳定性的影响;将特高拱坝变形破坏的相关关键问题统一到不平衡力框架中,指出特高拱坝稳定与控制的典型特征。主要工作和创新成果如下:(1)将不平衡力、塑性余能范数分别作为结构局部和整体的损伤开裂评价指标,指出位移形式有限元法无法放松变形协调条件是不平衡力产生的根源;通过模型试验和现场监测,验证不平衡力在分析岩体及结构面变形破坏中的有效性。分析岩体结构超载过程中变形破坏的演化过程;通过将弹塑性迭代步类比为时间步,论述最小塑性余能原理,为岩体结构的变形破坏分析奠定了一定的理论基础。(2)整理模型试验技术与评价标准,开发数字化操作系统。分析特高拱坝的试验成果,研究其破坏全过程和3K安全系数的意义及控制关键;提出一套数值求解3K安全系数的近似方法,并与模型试验成果良好的验证。指出相比于一般高拱坝,特高拱坝的安全水平显着降低等重要特征;探索K2与坝趾区压裂破坏的密切关系,强调下游坝趾区贴角的加固效果。(3)结合锦屏一级工程实例,反演混凝土及基础岩体的力学参数,数值模拟锦屏一级拱坝的破坏演化过程,求解3K安全系数并指出薄弱区,使用模型试验进行验证。结合类比法,分析基础加固效果和设计参数的可靠性。(4)论述不平衡力分析卸荷松弛的理论基础。使用不平衡力分析白鹤滩左岸建基面开挖过程中变形与松弛演化;结合现场监测验证成果有效性。评价预设保护层和锚索锚固对卸荷松弛的控制作用。分析建基面松弛对拱坝变形稳定与开裂的影响,提出白鹤滩左岸建基面的优化建议并被工程采纳。(5)探讨Terzaghi有效应力原理不适用于蓄水初期边坡异常变形分析的原因,提出了裂隙岩体非饱和有效应力原理。指出裂隙岩体中裂隙与孔隙之间存在非平衡压力差使岩体屈服区回缩并产生塑性变形是谷幅收缩等边坡异常变形的主要因素。模拟了锦屏一级拱坝蓄水初期边坡变形场,边坡变形的计算值与监测值拟合较好;计算表明边坡异常变形对坝体稳定性影响较小。

杜成波[4](2014)在《水利水电工程信息模型研究及应用》文中研究表明水利水电行业发展至今,在水利水电工程全生命周期过程中仍然存在以下几方面亟待解决的问题:(1)信息在工程全生命周期各阶段流失严重;(2)工程项目设计效率低;(3)信息共享管理水平低;(4)信息的使用与表达没有有效地反馈工程。本文在对水利水电工程项目特点深入研究的基础上,旨在建立适用于水利水电行业的水利水电工程信息模型及其实施框架,针对信息模型的建立、共享管理和使用等三个核心环节的实施过程进行研究,构建起以水利水电工程信息模型为核心的信息集成与存储、信息模型协同设计、信息模型共享管理和交互转换、以及信息模型使用与反馈的理论方法体系。为实现上述目标,本文从以下几个方面开展了研究工作并取得一些成果:(1)构建水利水电工程信息模型建立的理论方法体系,开发了基于水利水电工程信息模型的协同设计平台提出以专业信息模型、专业信息模型子模型以及构件信息模型为核心的水利水电工程信息模型信息的分类、编码理论及存储方法,以实现信息在工程生命周期各阶段多维度的集成;提出基于参数化特征建模、构件库以及模型模版库的水利水电工程信息模型几何数据的快速建立方法;研究了云平台下以水利水电行业协同工作组织结构和协同设计工作流程为核心的水利水电工程信息模型协同设计理论。基于上述研究,构建起水利水电工程信息模型建立的理论方法体系,并在此基础上,研发了服务于设计单位、基于水利水电工程信息模型的协同设计平台。(2)探讨水利水电工程信息模型共享管理的实施方法,开发了水利水电工程协作共享平台探讨以模型信息共享管理和信息模型交互、转换为核心的水利水电工程信息模型共享管理的实施方法,并在此基础上,通过对现有商业协同办公软件的开发,研发了服务于水利水电工程各参与方、以水利水电工程信息模型为核心的协作共享平台。(3)探讨以动态安全信息模型为核心的水利水电工程信息模型使用与反馈的实施方法①提出基于实测信息和贝叶斯修正技术的动态施工进度修正预测方法,和动态施工进度状态向设计信息模型的动态映射方法,实现水利水电工程动态施工进度信息模型的建立。②研究建立监测仪器参数化构件库和水利水电工程建筑物及岩体安全监测量的时序分析预测模型,实现水利水电工程动态安全监测信息模型的建立。③研究建立施工状态(包括施工进度状态和施工条件)与数值仿真分析模型之间的动态映射关系,进而提出结构安全动态仿真方法,实现水利水电工程动态结构安全数值仿真信息模型的建立。④基于动态结构安全数值仿真信息模型,运用三维动态可视化开发技术,提出了水利水电工程结构安全与施工进度状态耦合动态可视化方法,将工程动态施工进度面貌及其对应的结构安全状态以动态结构安全数值仿真信息模型为载体进行连续、动态三维可视化展示,反馈指导施工。(4)建立碾压混凝土重力坝三维全尺度结构安全与进度耦合动态仿真及可视化方法,开发了碾压混凝土重力坝结构安全与进度耦合动态仿真及可视化系统将动态安全信息模型理论应用于碾压混凝土重力坝施工过程,提出碾压混凝土重力坝三维全尺度结构安全与进度耦合动态仿真及可视化方法,并基于有限元分析软件平台和动态可视化技术,开发了碾压混凝土重力坝结构安全与进度耦合动态仿真及可视化系统。工程实例应用表明,该系统能够快速、方便地为决策者提供拟定施工方案下坝段群全过程结构安全与进度状态和信息的动态、连续变化以及安全控制指标信息的可视化跟踪分析,为全面把控坝段群施工过程的结构安全和进度提供数据支持。

许文龙[5](2014)在《水利水电工程地质数据库管理系统及数值计算前处理研究》文中研究指明随着计算机技术和算法的不断完善,模型的前处理已成为数值计算的一大关键问题。因此,能否建立完善、适用的模型将直接影响数值分析的准确性。鉴于CATIA软件强大的三维建模能力及其良好的开放性,本文选用CATIA作为水利水电地质模型数值分析的前处理软件,提出了基于地质数据库管理系统的有限元实体模型建模方法,分析并研制了CATIA与通用数值计算软件的数据接口,主要取得了以下成果和结论:(1)开发了水利水电工程地质数据库管理系统。针对地质信息繁杂的特点,选用VB.NET语言,建立了基于SQL SERVER的网络数据库和基于Access的本地数据库,实现了地质信息的录入、检索、存储、统计分析以及成果输出等功能;同时,为后续的地质建模及有限元接口提供相应的数据存储、数据调用和数据转换等功能。(2)提出了基于数据库系统的CATIA有限元实体模型建模方法。对既有的Mesh地质体建模方法进行修改完善,提出了基于数据库系统的CATIA有限元实体模型的建模技术。(3)建立了锦屏水电站三维地质模型。利用数据库系统中存储的地质信息和二维图件,以及开发的钻孔导入数据库和CATIA插件,基于CATIA V5R20三维地质建模平台,建立了锦屏一级水电站普斯罗沟坝址区以及印把子沟砂石系统大奔流沟料场边坡开挖工程三维地质模型。(4)分析并研制了CATIA与有限元软件的数据接口。分析CATIA与通用有限元软件数据接口的特点及连接方式,对CATIA-FLAC3D接口程序进行编制,并设计了接口程序界面,实现了CATIA与FLAC3D软件的数据连接。利用该接口进行了锦屏模型的开挖分析,验证了接口的实用性。(5)基于ABAQUS分析了锦屏地质模型的边坡稳定性。以大奔流沟料场边坡开挖工程为背景,在ABAQUS中采用强度折减法对地质模型进行边坡稳定性分析,并与基于简化Bishop法的计算结果进行对比。验证了利用CATIA软件进行数值计算前处理的可行性以及基于数据库的CATIA有限元实体模型建模方法的有效性。

薛烈[6](2014)在《大型地下洞室群施工期动态安全信息可视化模型研究与应用》文中进行了进一步梳理近年来,地下洞室群逐渐成为大型水电站建设项目常用的厂房布置形式,且往往成为其中的重点控制性工程。为了实现地下洞室群安全、经济、快速的施工,需要对众多影响因素有一个整体而直观的把握,这就需要实现工程施工期各阶段的信息共享和可视化管理。本文通过将4D技术和安全信息模型的概念引入水电工程地下洞室群施工期安全信息可视化管理研究,选择适用于工程安全信息几何载体模型的三维数据结构,研究相关安全信息三维数据场可视化绘制方法以及基于体元网格模型的“进度-模型/信息”动态映射算法,最后基于上述方法和技术路线建立地下洞室群施工期动态安全信息可视化模型,并将其应用于实际工程,具体研究成果概括如下:(1)根据工程结构的特点以及建模目标,选择合适的三维数据结构对模型进行表达,即以边界模型表示,同时将其作为一种中间模型,转换为体元结构形式,最终形成安全信息可视化显示的几何载体;对传统三维数据场可视化的体绘制算法中的复杂计算过程进行简化,大大提高其绘制效率,以达到连续动态绘制和实时交互的系统目标;建立基于地下洞室群网格模型的“进度-模型/信息”动态映射算法,对洞室模型和围岩安全信息进行实时更新和动态可视化表达;(2)地下洞室群施工期动态安全信息可视化模型按其所包含信息内容的不同可分为三维地质信息模型、施工进度信息模型、监测信息模型、数值仿真模型等子信息模型,应用已经研究的方法和技术路线分别实现各子信息模型的建立及其所含各类工程安全分析相关信息的集成管理和三维动态可视化展示。(3)应用OpenGL三维图形API的Tao框架,在C#.NET编程环境下开发出地下洞室群施工期安全信息动态可视化管理系统,实现地质、施工进度、安全监测、洞室结构数值仿真等与安全分析相关信息的集成可视化管理与分析。(4)以某水电站地下厂房洞室群工程为例,建立施工期动态安全信息可视化模型,实现洞室施工面貌和结构安全状态的动态耦合可视化展示,安全信息随施工进度的实时更新以及边坡安全评价指标的分区可视化等,及时准确掌握洞室围岩安全状况随施工过程的演化规律,以满足施工管理人员对地下洞室群施工期安全信息直观表达和实时动态可视化分析的需求。

鲁文姸[7](2012)在《强震作用下大型地下厂房洞室群灾变仿真研究》文中指出随着大批大型地下厂房洞室群的兴建及地下工程震害实例的不断出现,地震作用下地下洞室群的工程安全问题越来越受到重视,特别是近年来我国地下厂房洞室群工程数量众多、体型复杂,建设规模史无前例,面临的地震安全挑战十分严峻。地震作用是影响大型地下厂房洞室群长期安全运行的重要因素,一旦发生地震,地下洞室结构将有可能发生破坏,乃至诱发灾变。因此研究强震作用下大型地下厂房洞室群的灾变破坏,对地下洞室的长期安全运行及防止重大工程事故发生有重大意义。本文针对强震作用下大型地下厂房洞室群灾变分析中存在的关键科学问题,融合三维地质建模技术、数值分析方法等多个交叉学科的先进理论与技术,开展了强震作用下大型地下厂房洞室群灾变仿真的研究工作。本文主要工作与研究成果如下:1.提出基于三维地质模型的强震作用下地下厂房洞室群灾变仿真建模理论与分析方法。综合考虑空间曲面断层、起伏地层、节理裂隙以及这些曲面网络切割形成的局部块体等复杂地质因素,建立了大型地下厂房洞室群三维地质精细模型,引入随机概率模型,分析了不同断层节理组合形成的曲面块体生成概率,有针对性的对其进行建模分析。在此基础上,建立了耦合地质模型、地下厂房结构、地震动输入的灾变仿真有限元模型。地震灾变仿真模型的建立为揭示地下洞室地震灾变的内在规律提供了理论基础。2.研究了地震波动输入的处理及合理的输入方式。根据廖振鹏所提出的成层岩土体在频域内的暂态地震反应分析理论,利用matlab编程实现地表地震波记录向基岩深处的反演,通过均方加速度法对地震动加速度时程曲线进行基线校正;通过巴特沃斯滤波法滤去地震波记录中的高频分量,从而提高了地震波数值模拟的有效性和合理性。利用无限元作为地震灾变分析静动力边界条件,建立了有限元-无限元耦合计算模型,同时还探讨了地震灾变分析中涉及到的动阻尼的选择及网格尺寸的确定。3.研究提出了局部与整体相结合的地下厂房洞室群地震灾变的动态仿真计算分析理论与方法。基于所建立的地震灾变有限元模型,将洞室整体分析与局部曲面块体分析相结合,形成从局部到整体的地震响应与灾变的数值模拟方法。考虑围岩与块体间的节理裂隙由粘结到破裂滑动的过程,开发了能够反映块体节理面粘结作用的非线性动接触本构模型,仿真模拟了局部曲面块体在强震作用下的破坏过程。4.结合实际水利水电工程地下厂房洞室群稳定性研究,提出了大型地下厂房洞室群地震灾变分析与评价方法。运用改进的Newmark法—Hilber-Hughes-Tayor法对地下洞室整体及所识别出的局部曲面块体地震响应进行了分析研究,通过分析地震作用下洞室整体及各曲面块体的加速度、应力等时程变化曲线,研究了整个地震过程中洞室灾变发展情况,它将周围围岩的作用及块体自身的变形考虑在内,同时在反映地下洞室群曲面块体塑性区的发展过程及失稳机理方面具有重要的学术价值。

赵建纲[8](2012)在《花岗岩疲劳力学特性试验研究与工程应用》文中研究说明建立国家石油储备为保障我国经济快速持续发展,维护国家安全,平抑国内油价、稳定国内市场、保证群众正常生活具有十分重要的意义。地下洞室储油具有占地少、投资少、损耗少、污染小、运营管理费用低、安全性能高等优点。考虑到地下洞室储油的优点,我国战略石油储备将均采用地下水封洞库。本文依据某地下水封储油洞库工程,通过室内试验对花岗岩疲劳力学特征进行了研究,提出了岩土材料的疲劳力学模型,并通过数值分析对某地下水封储油洞库工程的运营性能进行了分析评价,主要研究内容如下:通过常规三轴试验得到花岗岩的粘聚力C、内摩擦角φ、弹性模量E以及泊松比v等力学参数。通过循环荷载三轴试验研究了循环荷载作用下花岗岩的疲劳力学性质,确定了花岗岩剪缩区和剪胀区分界点是岩石疲劳力学性质出现变化的一个分界点,也是岩石疲劳破坏门槛值。在ABAQUS提供的适用于金属的运动硬化疲劳力学模型基础上,提出适用于岩土材料的疲劳力学模型。与已有模型相比,该模型可以考虑平均主应力对岩土材料屈服性质的影响,更适合于岩土材料疲劳性质的描述。编写用户子程序,采用ABAQUS有限元分析软件,选取两种代表性工况,相邻洞室同步注采和异步注采,从围岩稳定性和水封性两个方面对洞库的运营性能进行分析评价。研究可知,运营期间洞库稳定性和水封性保持良好,注采循环荷载对洞库造成影响,同步注采对洞库的影响更为显着。

张雨霆,肖明,丁秀丽,邬爱清[9](2012)在《复杂岩石块体识别的单元重构–聚合方法》文中研究表明为解决工程岩体开挖中含有复杂开挖边界时的块体识别问题,提出岩石块体识别的单元重构–聚合方法。首先,引入成熟的网格划分技术,通过建立网格模型(如有限元模型),实现对复杂开挖边界的精确模拟;其次,采用基于单元重构技术的结构面建模方法,将分布于岩体内的结构面建入网格模型;然后,提出基于单元聚合技术的块体构建方法和考虑有限性结构面时的单元组处理方法;最终可实现基于网格模型的复杂岩石块体识别。该方法识别所得的块体系统基于网格模型,块体的所有特征信息均可通过模型的单元和节点提取,块体的可视化也可在既有网格模型图形显示平台上实现。算例验证表明,当将结构面分别考虑为无限延伸和有限延展时,该方法的块体识别和稳定分析成果均与通用块体分析软件的结果一致。进一步将该方法应用于水电站大型地下洞室群的块体识别,可证明其应用于复杂岩石块体识别的有效性和优越性。因此,该方法是一种能够考虑复杂工程岩体开挖边界的岩石块体识别的新方法,其实现过程独立于基于拓扑原理的传统块体识别思路,为块体稳定分析提供了新的实现途径。

王永志[10](2012)在《基于胞腔复形链的地下空间对象三维表达与分析计算统一数据模型研究》文中进行了进一步梳理随着科学技术的进步和社会经济的发展,地下空间作为重要的资源逐步得到开发利用,如城市地下空间设施的建设、矿产资源开发、地下能源存储库建设等。地下空间无论作何种用途,都需要对其地质环境、地质构造情况进行详细的勘察量测和模拟分析才能够进行施工作业。地下空间对象三维表达与分析计算技术可以更加便捷、精细地描述地下空间对象构造,能够对地下空间现象进行数值模拟与分析,从而使工程师们做出更加准确的决策。因此,该技术已经成为三维地理信息系统、三维地学模拟系统和岩石力学数值模拟等学科领域的研究热点。由于没有统一的数据结构,用于地下空间对象三维表达的模型与用于分析计算的模型之间存在着本质的差异。因此,目前地下空间对象的三维表达与分析计算多被分为两个独立的过程。这样在进行地理现象模拟与分析的过程中,既不利于地下空间对象几何拓扑信息的维护,容易产生数据冲突,也降低了分析计算的效率。本文以代数拓扑为理论依据,基于胞腔复形链实现地下空间对象几何、拓扑和属性的统一表达和形式化定义,构建了能支持地下空间对象三维表达与分析计算的统一数据模型。通过本课题的研究,从理论和方法上推进地下空间对象三维表示和分析计算技术的发展,主要的研究工作和成果包括:(1)将地下空间对象的代数拓扑描述方法从单纯同调理论扩展到胞腔同调,详细阐述了胞腔复形链及其相关操作算子的概念。在此基础上,给出了基于胞腔复形链的地下空间对象形式化定义,对其动态行为过程变化特征进行了描述与表达,为地下空间对象三维表达与分析计算统一数据模型的构建奠定了理论基础。(2)在完成了基于胞腔复形链的地下空间对象形式化定义的基础上,从地下空间对象的抽象过程入手,结合代数拓扑学的相关理论,给出了基于胞腔复形链的地下空间对象三维表达与分析计算统一数据模型的层次结构及其实现方法;并由此实现了基于统一数据模型的复杂地下空间对象三维表达、地下空间对象属性信息空间分布特征表达及动态行为过程表达的操作。(3)为了扩展本文提出的统一数据模型空间操作功能及增强其实用性,基于统一数据模型,实现了一系列地下空间对象三维空间分析与计算过程中的空间操作算法。基于胞腔复形链对欧拉-庞加莱公式进行了扩展,并借助于其6个拓扑不变量设计了10对欧拉算子;在此基础上,实现了基于统一数据模型的三维点集区域查询算法、三维空间相交检测算法、三维空间实体间布尔运算、三维空间网格离散及地下空间对象模型细分光滑操作等空间操作算法。(4)采用本文构建的基于胞腔复形链的三维表达与分析计算统一数据模型及其相关空间操作方法,以盐腔围岩蠕变数值模拟与分析为例,对统一数据模型层次结构的合理性及其相关空间操作的可靠性进行了实例验证。通过对研究区基础空间数据、声纳测腔数据等数据资料的分析,构建基于统一数据模型的盐腔围岩数值分析计算模型,实现盐岩围岩空间对象几何、拓扑、属性信息的统一表达;基于胞腔复形链对常用力学元件进行表达,通过对胞腔复形链的操作运算,实现不同蠕变机理模型的重构;在此基础上,进行基于统一数据模型进行盐腔围岩蠕变数值模拟与分析。

二、复杂地下洞室群三维有限元网格剖分在CAD中的实现(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、复杂地下洞室群三维有限元网格剖分在CAD中的实现(论文提纲范文)

(1)地下厂房岩锚梁岩壁围岩与锚杆支护宏细观特性研究(论文提纲范文)

博士生自认为的论文创新点
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景与研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 地下厂房岩锚梁岩壁爆破开挖研究
        1.2.2 岩锚梁锚杆与接触面稳定性研究
        1.2.3 地下厂房洞室群数值模拟分析方法
        1.2.4 颗粒离散元法在地下洞室中的应用
        1.2.5 离散-连续耦合分析方法研究进展
    1.3 本文研究目标及研究内容
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究内容
    1.4 研究技术路线
第2章 地下厂房岩锚梁岩壁爆破开挖精细化控制研究
    2.1 概述
    2.2 岩锚梁岩壁精细化爆破开挖控制与实例
        2.2.1 吊车梁岩壁爆破开挖质量影响因素
        2.2.2 吊车梁岩壁精细化开挖工程实例
    2.3 考虑爆破荷载的岩锚梁岩壁开挖有限元分析
        2.3.1 岩锚梁可视化建模与有限元分析方法
        2.3.2 岩壁开挖爆破荷载迭代计算方法
        2.3.3 吊车梁与岩壁接触面稳定性分析
        2.3.4 爆破开挖对岩壁损伤影响实例分析
    2.4 岩壁超挖工况下岩锚梁整体受力特性分析
        2.4.1 吊车梁超挖模型形态
        2.4.2 岩壁超挖与正常工况下岩锚梁受力特性对比
        2.4.3 超挖工况下岩锚梁安全性评价
    2.5 本章小结
第3章 地下厂房岩锚梁涂沥青锚杆支护特性研究
    3.1 概述
    3.2 岩锚梁锚杆涂沥青段模型网格生成方法
        3.2.1 岩锚梁锚杆涂沥青段微观模型
        3.2.2 岩锚梁沥青单元网格生成方法
        3.2.3 有限元模型文件组成及转换
        3.2.4 利用Fortran语言实现程序流程
    3.3 岩锚梁涂沥青锚杆数值分析方法
        3.3.1 涂沥青锚杆的刚度矩阵
        3.3.2 沥青锚杆支护非线性迭代方法
    3.4 岩锚梁涂沥青锚杆支护特性实例分析
        3.4.1 沥青单元网格生成效果
        3.4.2 涂沥青锚杆支护特性对比分析
    3.5 本章小结
第4章 岩石与锚杆离散颗粒模型数值仿真实现方法
    4.1 概述
    4.2 颗粒流PFC程序岩石与锚杆模拟方法
        4.2.1 PFC程序基本原理和假定
        4.2.2 岩石的颗粒流模拟方法
        4.2.3 锚杆的颗粒流模拟方法
        4.2.4 细观力学特性表征方法
    4.3 岩石颗粒模型数值试验方法与结果分析
        4.3.1 岩石无侧限压缩试验
        4.3.2 岩石直接拉伸试验
        4.3.3 不同围压下岩石三轴压缩试验
    4.4 粘结锚杆拉拔试验颗粒数值模型
        4.4.1 颗粒模型试验实现方法
        4.4.2 试验结果分析
    4.5 本章小结
第5章 基于离散-连续耦合的全长粘结锚杆细观支护特性研究
    5.1 概述
    5.2 ITASCA离散-连续模型数据交换与同步计算原理
        5.2.1 接口程序数据交换通道函数
        5.2.2 FLAC耦合边界节点外力转换与更新
        5.2.3 离散-连续模型同步计算实现步骤
    5.3 地下洞室开挖与锚杆支护离散-连续耦合模型建立
        5.3.1 连续单元模型耦合区域优化选取
        5.3.2 开挖过程围岩地应力重分布实现方法
        5.3.3 PFC-FLAC离散-连续耦合模型建立
        5.3.4 耦合计算连续性验证
    5.4 围岩主动变形时粘结锚杆细观支护特性研究
        5.4.1 围岩与锚杆颗粒非同步变形规律
        5.4.2 锚杆支护主动变形围岩的“中性点”特征
        5.4.3 围岩与锚杆联合承载细观压力环结构
        5.4.4 基于粘结力和孔隙率变化的围岩扰动判别
    5.5 本章小结
第6章 基于改进PFC颗粒流声发射片的岩锚梁局部细观特性研究
    6.1 概述
    6.2 经典颗粒流声发射片模拟洞室局部大变形问题的局限性
        6.2.1 颗粒流声发射片耦合计算原理与应用步骤
        6.2.2 大变形部位离散-连续耦合计算不收敛原因探究
    6.3 基于连续模型节点速率插值的颗粒流声发射片模拟方法
        6.3.1 声发射片颗粒与连续模型节点同步变形实现方法
        6.3.2 改进颗粒流声发射片技术运用方法
        6.3.3 开挖临空面附近围岩局部细观受力特性分析
    6.4 岩锚梁岩壁围岩与薄弱接触面细观力学特性研究
        6.4.1 分期开挖过程中岩壁围岩变形和微裂纹扩展规律
        6.4.2 细观力学角度的岩壁围岩破坏区深度判别
        6.4.3 运行期岩壁与吊车梁接触面细观破坏机理研究
    6.5 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
攻博期间发表论文及科研成果目录
致谢

(2)复杂深埋水工隧洞地震响应与减震措施研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 选题背景及研究意义
        1.1.1 水工隧洞工程特点
        1.1.2 隧洞地震灾害概况
        1.1.3 研究课题的提出
    1.2 主要科学问题及国内外研究现状
        1.2.1 水工隧洞地震响应力学作用机制
        1.2.2 结构面影响下水工隧洞地震响应分析
        1.2.3 高应力条件下水工隧洞地震响应分析
        1.2.4 水工隧洞抗震减震措施研究
    1.3 研究目标和研究内容
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究内容
    1.4 技术路线
第2章 水工隧洞地震响应前处理分析方法
    2.1 概述
    2.2 复杂条件下三维数值建模方法
        2.2.1 复杂地形条件三维数值建模方法
        2.2.2 复杂地质条件三维数值建模方法
        2.2.3 三维有限元模型相互转换
    2.3 复杂地震波前处理方法
        2.3.1 地震波选取
        2.3.2 地震波处理
        2.3.3 地震波方向变换
    2.4 人工边界处理与地震波输入
        2.4.1 人工边界基本类型
        2.4.2 粘弹性人工边界
        2.4.3 地震波输入方法
    2.5 复杂条件下弹性波传播规律
        2.5.1 复杂地形条件弹性波传播规律
        2.5.2 复杂地质条件弹性波传播规律
    2.6 本章小结
第3章 水工隧洞流体-衬砌-围岩动力联合作用分析
    3.1 概述
    3.2 混凝土衬砌动力损伤开裂模型
        3.2.1 混凝土动力损伤演化规律
        3.2.2 混凝土动力损伤本构模型
        3.2.3 混凝土动态开裂过程模拟
        3.2.4 混凝土静力损伤变量求解
    3.3 水工隧洞流体-衬砌-围岩动力联合作用模型
        3.3.1 水工隧洞地震响应分析模型
        3.3.2 水工隧洞地震响应分析方法
        3.3.3 水工隧洞流体-衬砌-围岩联合作用分析
    3.4 地震作用下衬砌开裂内水外渗分析
    3.5 工程实例
        3.5.1 工程概况
        3.5.2 计算条件
        3.5.3 结果分析
    3.6 本章小结
第4章 结构面影响下水工隧洞地震响应分析
    4.1 概述
    4.2 岩体结构面本构关系与积分算法
        4.2.1 岩体结构面基本数学模型
        4.2.2 结构面力学效应及其本构关系
        4.2.3 有限元积分算法
        4.2.4 算例验证
    4.3 宏观结构面影响下水工隧洞地震响应分析
        4.3.1 工程概况
        4.3.2 计算条件
        4.3.3 结果分析
    4.4 开裂岩体等效弹塑性本构关系模型
        4.4.1 岩体动态开裂判别准则
        4.4.2 岩体动态开裂本构模型
        4.4.3 动力有限元积分算法
        4.4.4 算例验证
    4.5 含细观结构面水工隧洞岩体动态裂纹扩展分析
        4.5.1 计算条件
        4.5.2 结果分析
    4.6 本章小结
第5章 高应力条件下水工隧洞地震响应分析
    5.1 概述
    5.2 高应力岩体力学特性与本构关系模型
        5.2.1 围压效应
        5.2.2 脆性破坏效应
        5.2.3 弹脆塑性本构关系模型
    5.3 水工隧洞静动荷载组合作用分析模型
    5.4 静动载组合下水工隧洞地震响应特性分析
        5.4.1 不同静载条件水工隧洞地震响应分析
        5.4.2 不同动载条件水工隧洞地震响应分析
    5.5 本章小结
第6章 水工隧洞抗震减震措施研究
    6.1 概述
    6.2 水工隧洞抗震减震机理研究
        6.2.1 运动方程的建立
        6.2.2 变形传递系数求解
        6.2.3 抗震减震特性分析
    6.3 软弱破碎岩体灌浆加固抗震效果分析
        6.3.1 灌浆加固方式
        6.3.2 灌浆加固抗震效果分析
    6.4 水工隧洞不同减震层作用效果分析
        6.4.1 减震层基本类型
        6.4.2 不同减震层作用效果分析
    6.5 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
攻博期间发表论文及科研成果目录
致谢

(3)特高拱坝变形破坏的机制与控制研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 工程背景与研究意义
    1.2 特高拱坝稳定性研究综述
        1.2.1 应力控制及拱梁分载法
        1.2.2 刚体极限平衡法
        1.2.3 地质力学模型试验
        1.2.4 数值分析方法
        1.2.5 能量法
    1.3 特高拱坝坝基开挖松弛破坏研究综述
    1.4 蓄水期枢纽区异常变形研究综述
        1.4.1 蓄水期枢纽区异常变形现象
        1.4.2 蓄水期枢纽区异常变形机理
        1.4.3 蓄水期枢纽区异常变形的模拟及对坝体影响
        1.4.4 蓄水期枢纽区水岩相互作用机理分析
    1.5 本文的研究思路、主要工作及核心创新点
        1.5.1 研究思路
        1.5.2 主要工作
        1.5.3 创新点
第2章 不平衡力分析岩体结构变形破坏的理论基础
    2.1 本章引言
    2.2 变形与破坏分析的基本原理
    2.3 弹塑性迭代过程
    2.4 不平衡力性质的讨论
    2.5 最小塑性余能原理的证明与讨论
    2.6 持续增载过程中结构破坏分析
    2.7 结构非弹性变形破坏分析的热力学基础
        2.7.1 Rice内变量理论及格林非弹性体综述
        2.7.2 格林弹性体的Hamilton原理
        2.7.3 格林非弹性体的准Hamilton原理
    2.8 本章小结
第3章 特高拱坝稳定性分析方法及变形破坏规律研究
    3.1 本章引言
    3.2 基于小块体的地质力学模型试验技术进展
        3.2.1 重晶石粉胶结相似材料
        3.2.2 小块体压制设备
        3.2.3 岩体裂隙及结构面的模拟方法
        3.2.4 全桥法的简易位移计
        3.2.5 伺服加载系统及缸壁摩擦处理方法
    3.3 地质力学模型试验数字化操作系统
    3.4 特高拱坝的3K安全系数与关键控制研究
        3.4.1 起裂安全系数K1与坝踵拉裂
        3.4.2 整体非线性变形安全系数K2与坝趾压裂
        3.4.3极限承载安全系数K3
    3.5 基于变形加固理论的高拱坝稳定性分析方法研究
    3.6 基于变形加固理论的3K安全系数数值求解
        3.6.1 起裂安全系数K1与不平衡力
        3.6.2 整体非线性变形安全系数K2与屈服区体积
        3.6.3 极限承载安全系数K3
    3.7 本章小结
第4章 锦屏一级拱坝变形破坏分析及加固控制研究
    4.1 本章引言
    4.2 工程概况及计算模型
        4.2.1 锦屏一级工程概况
        4.2.2 有限元网格
        4.2.3 计算参数
        4.2.4 计算方案
    4.3 混凝土和基础的材料参数反演
        4.3.1 参数反演方法
        4.3.2 2014 年2月的材料参数的反演
        4.3.3 反演参数对第四阶段蓄水的适用性
    4.4 基于不平衡力的锦屏一级拱坝变形破坏分析
        4.4.1 坝体体型及荷载比
        4.4.2 坝体位移与应力
        4.4.3 坝体屈服区分析
        4.4.4 塑性余能范数分析
        4.4.5 坝趾、坝踵及坝肩不平衡力分析
        4.4.6 重要结构面的屈服区和不平衡力分析
        4.4.7 3 K安全系数的数值求解
        4.4.8 本节小结
    4.5 模型试验与数值计算的对比验证
        4.5.1 相似比尺及模型试验设计
        4.5.2 坝体变形及应力的非对称性对比
        4.5.3 坝体开裂破坏对比
        4.5.4 结构面相对变形及破坏对比
    4.6 断层不平衡力与现场位移监测值的对应
    4.7 基础加固措施的效果评价
        4.7.1 坝体的位移及屈服区分析
        4.7.2 3 K安全系数对比
    4.8 本章小结
第5章 特高拱坝建基面卸荷松弛及其对拱坝影响研究
    5.1 本章引言
    5.2 不平衡力驱动非平衡演化
    5.3 卸荷计算方法与模型
        5.3.1 开挖卸荷松弛模拟方法
        5.3.2 锚索模拟方法
        5.3.3 有限元模型
        5.3.4 材料参数与计算程序
        5.3.5 地应力反演分析
    5.4 白鹤滩左岸特征及基础处理措施概况
        5.4.1 白鹤滩体型及左岸坝基特征
        5.4.2 白鹤滩左岸开挖基础处理措施
        5.4.3 白鹤滩左岸开挖卸荷松弛情况介绍
    5.5 无基础处理措施的卸荷松弛分析
        5.5.1 开挖至630m高程时的松弛卸荷分析
        5.5.2 开挖过程中不平衡力变化分析
        5.5.3 开挖过程中位移变化分析
    5.6 基础处理对建基面卸荷松弛的影响
        5.6.1 预设保护层效果分析
        5.6.2 边坡锚固影响分析
    5.7 建基面卸荷松弛对拱坝稳定性影响
        5.7.1 松弛影响的模拟方法及参数选取
        5.7.2 松弛对位移和应力影响
        5.7.3 松弛对整体稳定性影响
    5.8 本章小结
第6章 基于不平衡力的特高拱坝建基面优化研究
    6.1 本章引言
    6.2 计算模型及方案
        6.2.1 左岸建基面开挖卸荷松弛计算对比方案
        6.2.2 整体稳定性及抗滑稳定性计算对比方案
    6.3 左岸建基面开挖卸荷对比分析
    6.4 拱坝整体稳定性对比分析
    6.5 关键滑块抗滑稳定性对比分析
    6.6 本章小结
第7章 初期蓄水期边坡异常变形机制及对拱坝影响研究
    7.1 本章引言
    7.2 饱和渗流分析及Terzaghi有效应力原理
    7.3 裂隙岩体非饱和有效应力原理
        7.3.1 Terzaghi有效应力不适用蓄水初期的讨论
        7.3.2 裂隙岩体非饱和有效应力原理
        7.3.3 裂隙水压力系数取值的讨论
    7.4 非饱和有效应力原理的有限元实现
    7.5 蓄水初期库盆变形及对拱坝影响分析
    7.6 本章小结
第8章 结论与展望
    8.1 主要成果与结论
    8.2 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

(4)水利水电工程信息模型研究及应用(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 信息模型建立研究现状
        1.2.2 信息模型共享管理研究现状
        1.2.3 信息模型使用研究现状
    1.3 当前研究存在的问题
    1.4 本文主要研究内容及创新点
        1.4.1 本文主要研究内容
        1.4.2 创新点
第二章 水利水电工程信息模型的建立
    2.1 引言
    2.2 水利水电工程信息模型及其实施框架
        2.2.1 水利水电工程信息模型
        2.2.2 水利水电工程信息模型各阶段实施子模型
        2.2.3 水利水电工程信息模型实施框架
    2.3 水利水电工程信息模型信息分类存储
        2.3.1 水利水电工程信息模型信息分类、编码
        2.3.2 水利水电工程信息模型信息存储
    2.4 水利水电工程信息模型几何数据的建立
        2.4.1 水利水电工程信息模型快速建模方法
        2.4.2 水利水电工程信息模型协同设计
    2.5 水利水电工程三维协同设计平台开发
        2.5.1 水利水电工程三维协同设计平台总体设计
        2.5.2 水利水电工程三维协同设计平台各模块功能开发
    2.6 本章小结
第三章 水利水电工程信息模型的共享管理
    3.1 引言
    3.2 水利水电工程信息模型共享管理关键技术
        3.2.1 分布式文件系统存储及云存储
        3.2.2 信息权限访问
        3.2.3 信息版本控制
        3.2.4 信息检索
        3.2.5 工作流与审批
        3.2.6 信息历史记录
    3.3 多种设计软件平台信息模型信息交互技术
        3.3.1 参数化模型信息交互技术
        3.3.2 非参数化模型信息交互技术
    3.4 水利水电工程信息模型 CAD/CAE 信息转换技术
        3.4.1 数据转换接口实现步骤
        3.4.2 整体三维模型剖切
        3.4.3 网格单元重构
        3.4.4 有限元数值仿真计算模型生成
    3.5 水利水电工程信息模型 CAD/GIS 信息转换技术
    3.6 水利水电工程协作共享平台开发
        3.6.1 水利水电工程协作共享平台总体设计
        3.6.2 水利水电工程协作共享平台各模块功能开发
    3.7 本章小结
第四章 水利水电工程动态安全信息模型—信息模型使用
    4.1 引言
    4.2 水利水电工程动态安全信息模型构成
    4.3 水利水电工程动态施工进度信息模型建立
        4.3.1 施工进度动态预测方法
        4.3.2 基于实测信息的动态施工进度修正预测方法
        4.3.3 动态施工进度信息模型的建立
    4.4 水利水电工程动态安全监测信息模型建立
        4.4.1 监测仪器模型的可视化表达
        4.4.2 监测仪器显示进度的确定
        4.4.3 安全监测数据预测曲线的确定
    4.5 基于施工状态动态映射的动态结构安全数值仿真信息模型建立
        4.5.1 动态结构安全数值仿真信息模型的建立原理
        4.5.2 模拟计划施工状态的动态结构安全数值仿真信息模型的建立
        4.5.3 模拟实际施工状态的动态结构安全数值仿真信息模型的建立
    4.6 基于动态数值仿真信息模型的结构安全与进度耦合动态可视化
        4.6.1 数值仿真分析结果的提取与存储
        4.6.2 基于可视化开发工具的结构安全与进度耦合动态可视化
    4.7 本章小结
第五章 RCC 重力坝全尺度结构安全与进度耦合动态仿真
    5.1 引言
    5.2 RCC 重力坝施工状态与数值仿真模型之间的动态映射
        5.2.1 动态映射中的元素
        5.2.2 RCC 重力坝施工进度状态动态映射
        5.2.3 RCC 重力坝施工条件的动态映射
    5.3 三维全尺度结构安全与进度耦合动态仿真及可视化系统开发
        5.3.1 系统主要功能
        5.3.2 系统功能实现
    5.4 工程实例应用
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢

(5)水利水电工程地质数据库管理系统及数值计算前处理研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
目录
1 绪论
    1.1 技术背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 有限元前处理技术研究现状
        1.2.2 基于CATIA三维地质建模研究现状
        1.2.3 CATIA与有限元软件接口开发研究现状
        1.2.4 边坡稳定性数值仿真分析研究现状
    1.3 研究思路和技术路线
        1.3.1 研究思路
        1.3.2 技术路线
    1.4 研究内容
2 水利水电工程地质数据库管理系统研发
    2.1 系统开发环境
    2.2 多源数据预处理
        2.2.1 原始地质数据分析
        2.2.2 地质图件预处理
        2.2.3 地质信息标准化
    2.3 数据库结构设计
        2.3.1 数据库总体结构设计
        2.3.2 数据库物理结构设计
    2.4 数据库管理系统
        2.4.1 系统管理
        2.4.2 数据录入
        2.4.3 数据检索
        2.4.4 数据文件管理
        2.4.5 数据分析
    2.5 本章小结
3 基于CATIA的锦屏一级水电站三维地质建模
    3.1 工程概况
        3.1.1 地形地貌
        3.1.2 地层岩性
        3.1.3 岩体及结构面力学特性
    3.2 基于CATIA三维地质建模方法
        3.2.1 常规地质Mesh体建模方法
        3.2.2 地质实体建模方法与前者的不同点
    3.3 锦屏一级水电站三维地质实体建模
        3.3.1 地表实体面建模
        3.3.2 初始地质实体建模
        3.3.3 地层面建模
        3.3.4 地质实体建模
    3.4 本章小结
4 CATIA与通用有限元软件接口分析
    4.1 CATIA与通用有限元软件的天然接口
        4.1.1 CATIA-ABAQUS接口
        4.1.2 CATIA-ADINA接口
        4.1.3 CATIA-ANSYS接口
    4.2 CATIA-FLAC~(3D)接口程序开发
        4.2.1 CATIA-FLAC~(3D)单元数据关系
        4.2.2 CATIA-FLAC~(3D)数据转换思路
        4.2.3 CATIA-FLAC~(3D)数据转换实现过程
    4.3 CATIA-FLAC~(3D)接口程序功能实现
        4.3.1 模型有限元网格划分
        4.3.2 节点、单元数据输出及格式转化
        4.3.3 FLAC~(3D)文件生成
        4.3.4 FLAC~(3D)地质模型生成
    4.4 基于CATIA-FLAC~(3D)接口的数值仿真分析
    4.5 本章小结
5 基于地质模型边坡稳定性的数值仿真分析
    5.1 强度折减法概述
        5.1.1 强度折减法基本原理
        5.1.2 破坏准则
        5.1.3 强度折减法在ABAQUS中的实现
    5.2 边坡稳定性影响因素分析
    5.3 地质模型边坡稳定性分析
        5.3.1 基于ABAQUS的边坡稳定性分析
        5.3.2 稳定性计算结果对比分析
        5.3.3 基于简化Bishop法的边坡稳定性计算
        5.3.4 稳定性计算结果对比分析
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读学位期间主要的研究成果
致谢

(6)大型地下洞室群施工期动态安全信息可视化模型研究与应用(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 地下洞室群工程施工信息可视化管理研究现状
        1.2.2 工程动态安全信息模型研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第二章 基本理论与技术基础
    2.1 三维结构建模与表达
        2.1.1 三维数据结构
        2.1.2 几何造型技术
        2.1.3 图形可视化显示技术
    2.2 空间数据场可视化算法
        2.2.1 空间数据场可视化
        2.2.2 三维数据场可视化的简单体绘制算法
    2.3 本章小结
第三章 地下洞室群施工期动态安全信息可视化模型的建立
    3.1 动态安全信息可视化模型
    3.2 三维地质信息模型
        3.2.1 三维地质建模
        3.2.2 地下洞室群结构建模
        3.2.3 三维地质表面模型向体元模型的转换
    3.3 施工进度信息模型
    3.4 监测信息模型
        3.4.1 监测系统建模
        3.4.2 监测信息数据场可视化
    3.5 数值仿真模型
        3.5.1 洞室实时仿真模型的建立
        3.5.2 基于有限元仿真的洞室结构安全与进度耦合可视化
    3.6 本章小结
第四章 地下洞室群施工期安全信息动态可视化管理系统开发
    4.1 系统开发目标
    4.2 系统开发工具
        4.2.1 OpenGL 三维图形 API
        4.2.2 OpenCasCade 三维造型内核
    4.3 系统开发
        4.3.1 数据库结构设计
        4.3.2 空间数据类库设计
        4.3.3 系统接口设计
        4.3.4 系统功能模块及开发
    4.4 本章小结
第五章 地下洞室群施工期安全信息动态可视化管理系统工程应用
    5.1 工程简介
    5.2 系统应用
        5.2.1 地质信息模型的建立
        5.2.2 施工进度动态可视化展示
        5.2.3 监测信息模型的建立
        5.2.4 基于有限元仿真的围岩结构安全与施工进度耦合动态可视化
        5.2.5 洞室安全状况三维辅助分析
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
研究生期间科研情况说明
致谢

(7)强震作用下大型地下厂房洞室群灾变仿真研究(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. 国内外研究发展与现状
        1.2.1. 地震分析理论的发展
        1.2.2. 地下洞室地震破坏特征
        1.2.3. 地下洞室地震反应研究方法
        1.2.4. 地下洞室稳定性分析现状
    1.3. 存在的问题及本文的主要研究内容
第2章 地下厂房洞室群地震灾变三维建模理论
    2.1. 三维地质构造建模
    2.2. 随机裂隙面网络建模
    2.3. 曲面块体的识别建模
    2.4. 曲面块体的形成概率分析
        2.4.1. 形成概率分析方法
        2.4.2. 曲面块体形成概率确定
    2.5. 地震灾变三维有限元模型
    2.6. 本章小结
第3章 地震波处理及合理的地震波输入方法研究
    3.1. 地震波的前处理
        3.1.1. 地震波的选取和调整
        3.1.2. 地震波的反演
        3.1.3. 基线校正
        3.1.4. 滤波
    3.2. 无限元边界
        3.2.1. 无限元充当静力边界
        3.2.2. 无限元充当动力边界
        3.2.3. 无限元与有限元的耦合实现
    3.3. 动力阻尼设置
    3.4. 地震波的传播及网格尺寸的限定
    3.5. 本章小结
第4章 地下厂房洞室群地震灾变数值分析方法
    4.1. 动力有限元分析理论
    4.2. 改进的 Newmark 方法
    4.3. 非线性动接触模型
        4.3.1. 接触问题概述
        4.3.2. 接触相互作用及有限元实现
        4.3.3. 围岩块体动接触模型的开发
    4.4. 动力子模型法
        4.4.1. 子模型的局部加密
        4.4.2. 动力子模型法的原理
        4.4.3. 动力子模型法的验证
    4.5. 局部与整体相结合的地震灾变数值分析方法
    4.6. 本章小结
第5章 地下厂房洞室群地震灾变分析及评价
    5.1. 工程概况
    5.2. 模型建立
        5.2.1. 块体搜索
        5.2.2. 几何模型
        5.2.3. 岩体本构和材料参数
        5.2.4. 地震荷载的输入
        5.2.5. 模态分析及阻尼系数的确定
    5.3. 整体稳定性分析及评价
        5.3.1. 初始应力场分析
        5.3.2. 洞室开挖模拟
        5.3.3. 洞室地震灾变模拟
    5.4. 局部块体稳定性分析及评价
        5.4.1. 曲面块体坍塌滑移分析
        5.4.2. 块体变形及运动趋势分析
    5.5. 本章小结
第6章 结束语
参考文献
发表论文和参加科研情况
致谢

(8)花岗岩疲劳力学特性试验研究与工程应用(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题依据与研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 水封洞库研究现状
        1.2.2 地下洞室群稳定性分析研究现状
        1.2.3 循环荷载下岩土材料力学性质研究现状
    1.3 研究内容与技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
第二章 花岗岩疲劳力学性质试验研究
    2.1 前言
    2.2 花岗岩常规三轴试验研究
        2.2.1 试验方法
        2.2.2 试验结果
        2.2.3 试验结果分析
    2.3 花岗岩循环荷载试验研究
        2.3.1 试验方法
        2.3.2 试验结果
        2.3.3 试验结果分析
    2.4 小结
第三章 岩土材料疲劳本构模型研究
    3.1 前言
    3.2 金属疲劳本构模型
    3.3 岩土材料疲劳力学模型
    3.4 模型参数计算
    3.5 小结
第四章 地下水封储油洞库运营性能评价
    4.1 前言
    4.2 工程应用背景
        4.2.1 工程概况
        4.2.2 工程地质条件
        4.2.3 水文地质条件
    4.3 数值模拟分析
        4.3.1 分析方法
        4.3.2 数值模型和计算参数
        4.3.3 分析步骤与工况的选取
        4.3.4 研究结果及分析
    4.4 小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
主要科研成果
主要参与科研项目
学位论文评阅及答辩情况表

(9)复杂岩石块体识别的单元重构–聚合方法(论文提纲范文)

1 引言
2 基本思路与简单算例演示
3 结构面建模的单元重构技术
    3.1 工程区域的网格离散
    3.2 无限性结构面的单元重构
    3.3 有限性结构面的单元重构
4 构建块体的单元聚合方法
5 单元组处理
    5.1 考虑洞室开挖影响
    5.2 无限单元组和无效单元组的删除
    5.3 结构面“树枝”信息查找和块体识别
6 算例验证
    6.1 与Slope Block对比:结构面视为无限延伸
    6.2 与General Block对比:考虑结构面的有限性
7 工程应用
    7.1 工程概况及网格划分
    7.2 仅考虑无限性结构面时的块体识别
    7.3 同时考虑无限性和有限性结构面的块体识别
8 讨论
9 结论

(10)基于胞腔复形链的地下空间对象三维表达与分析计算统一数据模型研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
目录
图目录
表目录
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究意义
    1.3 国内外研究现状分析
        1.3.1 三维空间数据模型研究现状
        1.3.2 地下空间对象分析计算方法研究现状
        1.3.3 胞腔复形链应用的研究现状
    1.4 研究目标、研究内容及技术路线
        1.4.1 研究目标
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 技术路线
    1.5 论文结构与内容安排
第2章 基于胞腔复形链的地下空间对象形式化定义
    2.1 代数拓扑及其在地下空间对象建模与分析中的应用
    2.2 基于代数拓扑的胞腔复形链模型
        2.2.1 单纯形与单纯复形
        2.2.2 胞腔与胞腔复形
        2.2.3 胞腔复形链
    2.3 地下空间对象的形式化定义
        2.3.1 几何对象的定义
        2.3.2 特征信息的定义
    2.4 地下空间对象行为过程的定义
    2.5 本章小结
第3章 地下空间对象三维表达与分析计算统一数据模型
    3.1 地下空间对象的抽象过程
    3.2 基于胞腔复形链的三维表达与分析计算统一数据模型
        3.2.1 统一数据模型的层次结构
        3.2.2 统一数据模型的拓扑要素描述
        3.2.3 统一数据模型的数据结构
    3.3 基于统一数据模型的地下空间对象表达
        3.3.1 基于统一数据模型的复杂地下空间对象三维表达
        3.3.2 基于统一数据模型的属性信息空间分特征表达
        3.3.3 基于统一数据模型的行为过程表达
    3.4 本章小结
第4章 基于统一数据模型的三维空间分析与计算方法
    4.1 基于胞腔复形链的欧拉算子
        4.1.1 代数拓扑中的欧拉公式
        4.1.2 代数拓扑中的欧拉-庞加莱公式
        4.1.3 欧拉算子的实现
    4.2 基于凸壳法的三维点集区域查询算法
        4.2.1 基本定义及三维点集凸壳构建方法
        4.2.2 算法技术流程设计
        4.2.3 算法实现过程描述
        4.2.4 实例与分析
    4.3 基于空间扫描策略的三维相交检测算法
        4.3.1 三维相交检测算法研究现状分析
        4.3.2 相关概念及空间扫描策略
        4.3.3 算法技术流程设计
        4.3.4 案例与算法分析
    4.4 基于胞腔复形链的三维空间实体布尔运算
        4.4.1 基于胞腔复形链的布尔运算框架
        4.4.2 布尔运算实现过程
        4.4.3 案例与分析
    4.5 基于统一数据模型的三维空间网格离散
        4.5.1 三维空间网格离散算法总结
        4.5.2 基于统一数据模型的四面体网格离散算法
        4.5.3 案例分析
    4.6 基于胞腔复形链的空间对象模型细分光滑算法
        4.6.1 细分曲面造型技术概述
        4.6.2 基于胞腔复形链的Catmull-Clark算法
        4.6.3 细分曲面造型的应用分析
    4.7 本章小结
第5章 基于统一数据模型的盐腔围岩蠕变数值模拟与分析
    5.1 数值分析总体流程
    5.2 实验数据的收集与分析
        5.2.1 基础数据的收集与分析
        5.2.2 盐腔数据的探测与分析
        5.2.3 力学特性试验数据分析
    5.3 基于统一数据模型的盐腔围岩蠕变数值分析计算模型构建
        5.3.1 基于细分虚拟钻孔的含盐地层三维模型构建
        5.3.2 基于声纳测腔数据的盐腔三维模型构建
        5.3.3 盐腔围岩体元模型三维表达
    5.4 基于统一数据模型的盐岩蠕变机理表达
        5.4.1 基于胞腔复形链的模型元件表达
        5.4.2 基于模型元件的蠕变机理模型构建
    5.5 基于统一数据模型的盐腔围岩蠕变模拟与分析
        5.5.1 基于统一数据模型的盐腔围岩蠕变数值分析原理
        5.5.2 盐腔围岩蠕变模拟结果与分析
    5.6 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 研究成果
    6.2 创新点
    6.3 研究展望
参考文献
攻读博士论文期间参加的科研项目
在读期间发表的学术论文及研究成果
致谢

四、复杂地下洞室群三维有限元网格剖分在CAD中的实现(论文参考文献)

  • [1]地下厂房岩锚梁岩壁围岩与锚杆支护宏细观特性研究[D]. 李冬冬. 武汉大学, 2018(07)
  • [2]复杂深埋水工隧洞地震响应与减震措施研究[D]. 邓建. 武汉大学, 2017(06)
  • [3]特高拱坝变形破坏的机制与控制研究[D]. 程立. 清华大学, 2017(02)
  • [4]水利水电工程信息模型研究及应用[D]. 杜成波. 天津大学, 2014(11)
  • [5]水利水电工程地质数据库管理系统及数值计算前处理研究[D]. 许文龙. 中南大学, 2014(03)
  • [6]大型地下洞室群施工期动态安全信息可视化模型研究与应用[D]. 薛烈. 天津大学, 2014(05)
  • [7]强震作用下大型地下厂房洞室群灾变仿真研究[D]. 鲁文姸. 天津大学, 2012(06)
  • [8]花岗岩疲劳力学特性试验研究与工程应用[D]. 赵建纲. 山东大学, 2012(02)
  • [9]复杂岩石块体识别的单元重构–聚合方法[J]. 张雨霆,肖明,丁秀丽,邬爱清. 岩石力学与工程学报, 2012(03)
  • [10]基于胞腔复形链的地下空间对象三维表达与分析计算统一数据模型研究[D]. 王永志. 南京师范大学, 2012(04)

标签:;  ;  ;  ;  ;  

CAD中复杂地下洞穴群3D有限元网格化的实现
下载Doc文档

猜你喜欢