巖體工程非線性分析理論與數(shù)值仿真

目錄




第1章緒論

1.1巖體工程安全

1.2巖體工程的穩(wěn)定和加固分析

1.2.1巖體工程的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

1.2.2巖體工程加固效果的評(píng)價(jià)

1.2.3基于地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的巖體工程穩(wěn)定分析

1.2.4巖體工程穩(wěn)定分析要考慮的其他因素

參考文獻(xiàn)

第2章基于彈塑性理論的巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和加固分析

2.1關(guān)聯(lián)理想彈塑性本構(gòu)關(guān)系及其增量拓展

2.1.1關(guān)聯(lián)理想彈塑性本構(gòu)關(guān)系

2.1.2彈塑性本構(gòu)關(guān)系的增量拓展

2.2變形穩(wěn)定和控制理論

2.2.1彈塑性結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

2.2.2變形穩(wěn)定和控制理論的有限元實(shí)現(xiàn)和加固分析

2.2.3長(zhǎng)方柱體的壓縮數(shù)值試驗(yàn)

2.2.4條形基礎(chǔ)和地基系統(tǒng)加固數(shù)值試驗(yàn)

2.2.5壩踵區(qū)不同尺寸有限元網(wǎng)格數(shù)值試驗(yàn)

2.3關(guān)于變形穩(wěn)定和控制理論的進(jìn)一步討論

2.3.1結(jié)構(gòu)變形和加固之間的關(guān)系

2.3.2結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析

2.3.3變形穩(wěn)定和控制理論與剛體極限平衡法的對(duì)比

2.4基于彈塑性數(shù)值模擬的巖體結(jié)構(gòu)抗滑穩(wěn)定分析

2.4.1滑塊的極限平衡分析

2.4.2基于多重網(wǎng)格法的滑面受力分析

2.4.3計(jì)算精度分析

2.4.4與剛體極限平衡法的對(duì)比

參考文獻(xiàn)

第3章巖體非平衡演化及時(shí)效變形穩(wěn)定和控制理論

3.1概述

3.1.1巖體結(jié)構(gòu)工程中的非平衡演化

3.1.2新奧法施工原理和非平衡演化機(jī)制

3.2時(shí)效變形穩(wěn)定和控制理論

3.2.1Lyapunov穩(wěn)定性

3.2.2基于過應(yīng)力的黏塑性模型

3.2.3時(shí)效塑性余能范數(shù)

3.2.4時(shí)效不平衡力

3.2.5非平衡演化特性與時(shí)效變形穩(wěn)定和控制理論

3.3時(shí)效變形穩(wěn)定和控制理論的數(shù)值實(shí)現(xiàn)及驗(yàn)證

3.3.1基于蠕變損傷模型的數(shù)值實(shí)現(xiàn)

3.3.2數(shù)值算例和驗(yàn)證

3.4巖體結(jié)構(gòu)非平衡演化的驅(qū)動(dòng)機(jī)制

3.4.1巖體結(jié)構(gòu)的非平衡演化規(guī)律

3.4.2驅(qū)動(dòng)巖體結(jié)構(gòu)非平衡演化的有效應(yīng)力

3.4.3有效應(yīng)力形式本構(gòu)方程及非彈性余能

3.4.4巖體結(jié)構(gòu)非平衡演化穩(wěn)定性分析

參考文獻(xiàn)

第4章基于內(nèi)變量熱力學(xué)的蠕變損傷本構(gòu)模型

4.1概述

4.1.1巖體結(jié)構(gòu)工程時(shí)效分析的數(shù)值方法

4.1.2流變?cè)囼?yàn)研究

4.1.3流變模型研究

4.1.4巖體流變與損傷耦合的本構(gòu)方程研究

4.2基于內(nèi)變量熱力學(xué)理論的流變模型

4.2.1Rice內(nèi)變量熱力學(xué)理論

4.2.2內(nèi)變量流變模型

4.2.3黏彈性本構(gòu)方程及其基本性質(zhì)

4.2.4黏塑性本構(gòu)方程及其基本性質(zhì)

4.3單軸蠕變?cè)囼?yàn)驗(yàn)證和參數(shù)辨識(shí)

4.3.1試驗(yàn)材料和設(shè)備

4.3.2單軸蠕變加卸載試驗(yàn)

4.3.3黏彈性本構(gòu)方程參數(shù)擬合

4.3.4黏塑性本構(gòu)方程參數(shù)擬合

4.3.5方程參數(shù)敏感性分析

4.4基于內(nèi)變量熱力學(xué)理論的巖體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

4.4.1材料系統(tǒng)的熱力學(xué)穩(wěn)定分析

4.4.2蠕變的熱力學(xué)性質(zhì)

4.4.3巖體結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

4.5蠕變損傷模型的程序?qū)崿F(xiàn)

4.5.1內(nèi)變量蠕變本構(gòu)方程的中心差分形式

4.5.2流變模型的程序?qū)崿F(xiàn)

4.5.3計(jì)算程序驗(yàn)證

4.6蠕變與應(yīng)力松弛的內(nèi)在一致性

4.6.1應(yīng)力松弛研究綜述

4.6.2應(yīng)力松弛本構(gòu)方程

4.6.3蠕變和松弛的內(nèi)在一致性

參考文獻(xiàn)

第5章水對(duì)巖體結(jié)構(gòu)的影響分析

5.1概述

5.2水對(duì)巖體的作用機(jī)理和有效應(yīng)力原理

5.2.1水對(duì)巖石的影響研究

5.2.2裂隙巖體非飽和有效應(yīng)力原理

5.3水庫誘發(fā)地震的機(jī)理分析及與庫岸變形的相關(guān)性

5.3.1水庫誘發(fā)地震

5.3.2庫區(qū)及周邊區(qū)域地震統(tǒng)計(jì)分析

5.3.3庫岸變形與水庫誘發(fā)地震機(jī)理分析

5.4考慮水影響的非線性蠕變損傷模型及數(shù)值實(shí)現(xiàn)

5.4.1水對(duì)巖石變形和強(qiáng)度的影響

5.4.2考慮水影響的非線性蠕變損傷模型

5.4.3數(shù)值實(shí)現(xiàn)

5.4.4蠕變?cè)囼?yàn)及模型驗(yàn)證

5.5水對(duì)樞紐區(qū)地質(zhì)體作用機(jī)理及工程應(yīng)用

5.5.1水對(duì)樞紐區(qū)地質(zhì)體作用機(jī)理

5.5.2溪洛渡拱壩谷幅變形及長(zhǎng)期穩(wěn)定性分析

參考文獻(xiàn)

第6章巖體結(jié)構(gòu)仿真分析平臺(tái)及大規(guī)模數(shù)值計(jì)算

6.1概述

6.1.1數(shù)值仿真分析平臺(tái)

6.1.2大規(guī)模數(shù)值計(jì)算

6.2巖體結(jié)構(gòu)靜動(dòng)仿真分析平臺(tái)

6.2.1程序框架設(shè)計(jì)和程序界面

6.2.2方程組求解

6.2.3剛度矩陣的生成和存儲(chǔ)

6.2.4本構(gòu)關(guān)系積分

6.2.5綜合收斂準(zhǔn)則的程序?qū)崿F(xiàn)

6.2.6程序驗(yàn)證

6.3基于EBE策略的有限元并行計(jì)算

6.3.1有限元EBE方法的基本思想

6.3.2EBEPCG算法

6.3.3有限元EBEPCG方法的并行實(shí)現(xiàn)

6.3.4程序驗(yàn)證及效率分析

6.4基于CPU/GPU異構(gòu)并行的大規(guī)模數(shù)值計(jì)算

6.4.1有限元CPU/GPU異構(gòu)并行策略

6.4.2基于OpenMP的控制方程并行組裝

6.4.3線性方程組求解的GPU并行實(shí)現(xiàn)

6.4.4并行計(jì)算效率分析

參考文獻(xiàn)

第7章高拱壩穩(wěn)定分析和加固評(píng)價(jià)

7.1基于三維非線性分析的壩肩抗滑穩(wěn)定校核

7.1.1拱壩壩肩抗滑穩(wěn)定分析

7.1.2溪洛渡右岸塊體的抗滑穩(wěn)定校核

7.1.3基于非線性分析的高拱壩壩肩抗滑安全控制標(biāo)準(zhǔn)

7.2基于變形穩(wěn)定和控制理論的高拱壩整體穩(wěn)定性和加固分析

7.2.1拱壩整體穩(wěn)定性分析

7.2.2壩趾錨固分析

7.2.3壩踵開裂分析

7.2.4壩基斷層加固處理研究

7.3基于非線性分析的拱壩壩肩動(dòng)力穩(wěn)定和加固分析

7.3.1基于變形穩(wěn)定和控制理論的結(jié)構(gòu)抗震穩(wěn)定與加固分析

7.3.2基于變形穩(wěn)定和控制理論的壩肩整體穩(wěn)定性分析

7.4高拱壩基礎(chǔ)的相互作用機(jī)理研究

7.4.1基于監(jiān)測(cè)資料的高壩壩基變形模式分析

7.4.2壩基變形模式對(duì)壩體受力性態(tài)和破壞的影響研究

7.5高拱壩基礎(chǔ)的破壞演化規(guī)律研究

7.5.1基于地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的拱壩破壞過程分析

7.5.2非線性起始安全系數(shù)K2對(duì)壩體破壞演化的控制作用

7.6高拱壩加固優(yōu)化研究

7.6.1加固優(yōu)化分析方法和工程概況

7.6.2拱壩工程加固優(yōu)化分析

7.6.3高拱壩破壞與加固分析

7.7高拱壩建基面開挖卸荷松弛及對(duì)拱壩的影響研究

7.7.1卸荷計(jì)算方法與模型

7.7.2白鶴灘拱壩建基面開挖卸荷松弛分析

7.7.3建基面卸荷松弛對(duì)拱壩穩(wěn)定性的影響

7.8高拱壩長(zhǎng)期安全性評(píng)價(jià)

7.8.1高拱壩長(zhǎng)期穩(wěn)定性分析

7.8.2壩基長(zhǎng)期變形及對(duì)拱壩的影響分析

參考文獻(xiàn)

第8章水電巖質(zhì)高邊坡的非平衡演化和穩(wěn)定性控制

8.1基于非線性數(shù)值模擬的巖質(zhì)邊坡抗滑穩(wěn)定分析

8.1.1錦屏一級(jí)左岸高邊坡的穩(wěn)定分析

8.1.2大崗山右岸高邊坡的穩(wěn)定分析

8.2基于變形穩(wěn)定和控制理論的邊坡穩(wěn)定性和加固分析

8.2.1邊坡整體穩(wěn)定性分析

8.2.2邊坡的局部失穩(wěn)和加固分析

8.2.3邊坡穩(wěn)定和加固分析中的關(guān)鍵問題分析

8.3大崗山右岸邊坡穩(wěn)定和加固分析

8.3.1工程概況

8.3.2計(jì)算模型及參數(shù)

8.3.3右岸邊坡自重應(yīng)力場(chǎng)分析

8.3.4右岸邊坡整體穩(wěn)定性分析

8.3.5改善邊坡穩(wěn)定性的加固優(yōu)化分析

8.3.6邊坡工程效果及效益評(píng)價(jià)

8.4錦屏一級(jí)左岸壩肩邊坡長(zhǎng)期穩(wěn)定性分析

8.4.1工程概況

8.4.2計(jì)算模型及參數(shù)

8.4.3長(zhǎng)期變形對(duì)壩體影響分析

8.4.4壩肩邊坡變形分析

8.4.5左岸邊坡長(zhǎng)期穩(wěn)定性分析

8.4.6蠕變計(jì)算與超載計(jì)算結(jié)果比較分析

8.5基于強(qiáng)度參數(shù)反演的高邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

8.5.1紅石巖堰塞體邊坡工程概況及分析思路

8.5.2震后監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

8.5.3地質(zhì)力學(xué)參數(shù)反演

8.5.4地震作用下整體穩(wěn)定分析

8.6近壩高邊坡穩(wěn)定性分析及滑坡涌浪風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

8.6.1拉西瓦工程概況

8.6.2邊坡穩(wěn)定性、滑坡和涌浪的聯(lián)合分析

8.6.3邊坡穩(wěn)定性分析及潛在滑坡體的確定

8.6.4滑坡涌浪分析

8.6.5分析框架效果評(píng)價(jià)

參考文獻(xiàn)

第9章地下巖體工程的穩(wěn)定和加固分析

9.1水電地下廠房的施工優(yōu)化分析

9.1.1水布埡地下廠房概述

9.1.2計(jì)算模型和施工方案

9.1.3施工優(yōu)化分析

9.2隧洞TBM施工過程仿真和支護(hù)時(shí)機(jī)研究

9.2.1概述

9.2.2深埋隧洞雙護(hù)盾TBM數(shù)值模型

9.2.3圍巖蠕變本構(gòu)參數(shù)反演

9.2.4支護(hù)時(shí)機(jī)研究

9.2.5小結(jié)

9.3地下洞室群的連鎖破壞分析

9.3.1地下儲(chǔ)庫洞群注采氣情況下的連鎖破壞分析

9.3.2地下鹽巖儲(chǔ)庫的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和破壞分析

9.4深埋地下隧洞的長(zhǎng)期穩(wěn)定性分析

9.4.1計(jì)算模型

9.4.2長(zhǎng)期穩(wěn)定性分析

參考文獻(xiàn)