深部工程物理模擬與數值模擬

目錄
前言
第1章　緒論　1
1.1　引言　1
1.2　國內外研究現狀　2
1.2.1　地下工程物理模擬研究現狀　2
1.2.2　地下工程數值模擬研究現狀　3
1.3　本書主要研究內容　5
參考文獻　6
第2章　大型真三維物理模擬系統(tǒng)與模型試驗微型TBM開挖掘進系統(tǒng)研制　12
2.1　模型試驗系統(tǒng)設計理念與研制方法　12
2.2　模型試驗系統(tǒng)工作原理與技術特性　18
2.3　模型試驗微型TBM開挖掘進系統(tǒng)研制　21
2.4　本章小結　25
參考文獻　26
第3章　深部隧洞圍巖-支護結構協(xié)同承載數值模擬與物理模擬　28
3.1　深部巖石非線性變形與強度特性　28
3.1.1　深部巖石物理力學試驗　28
3.1.2　深部巖石非線性變形破壞特性　31
3.1.3　深部圍巖非線性強度準則　43
3.2　深部隧洞圍巖-支護結構協(xié)同承載力學模型　47
3.2.1　巖石-混凝土接觸力學試驗　48
3.2.2　巖石-混凝土接觸非線性模型　59
3.2.3　圍巖-支護結構協(xié)同承載力學模型　68
3.3　深部隧洞圍巖-支護結構協(xié)同承載數值模擬　71
3.3.1　協(xié)同承載數值分析方法　72
3.3.2　協(xié)同承載數值仿真模擬　81
3.3.3　協(xié)同承載多因素敏感性分析　94
3.4　深部隧洞圍巖-支護結構協(xié)同承載真三維物理模擬　107
3.4.1　協(xié)同承載物理模擬相似材料　107
3.4.2　協(xié)同承載物理模擬過程　113
3.4.3　協(xié)同承載物理模擬結果分析　120
3.4.4　協(xié)同承載物理模擬與數值模擬對比　134
3.5　本章小結　137
參考文獻　138
第4章　深部引水隧洞施工開挖與支護流固耦合物理模擬　140
4.1　流固耦合相似準則　140
4.2　新型流固耦合相似材料研制　142
4.2.1　原材料選取　142
4.2.2　正交試驗設計與力學參數測試　143
4.2.3　模型材料力學參數統(tǒng)計回歸分析　149
4.3　深部隧洞流固耦合真三維物理模型試驗系統(tǒng)研制　155
4.4　大埋深引水隧洞流固耦合真三維物理模擬　160
4.4.1　流固耦合物理模擬方案　160
4.4.2　流固耦合模型試驗開挖與支護　161
4.4.3　流固耦合物理模擬結果分析　167
4.5　本章小結　180
參考文獻　181
第5章　深部高邊墻洞室劈裂破壞物理模擬與數值模擬　183
5.1　劈裂破壞真三維物理模擬　186
5.1.1　劈裂破壞物理模擬概況　186
5.1.2　劈裂破壞試驗模型制作與開挖測試　186
5.1.3　劈裂破壞物理模擬結果分析　192
5.1.4　劈裂破壞向分區(qū)破裂轉化　197
5.2　劈裂破壞錨固支護真三維物理模擬　200
5.2.1　劈裂破壞錨固支護方案　200
5.2.2　劈裂破壞錨固物理模擬結果分析　203
5.3　高邊墻洞室劈裂破壞數值模擬　207
5.3.1　劈裂破壞彈塑性損傷本構模型　208
5.3.2　劈裂破壞能量損傷準則　209
5.3.3　劈裂破壞數值模擬結果分析　211
5.4　本章小結　215
參考文獻　215
第6章　高放廢物深埋地質處置地下實驗室物理模擬與數值模擬　218
6.1　地下實驗室原巖物理力學參數試驗　219
6.1.1　工程概況　219
6.1.2　現場取樣與試件制備　220
6.1.3　原巖物理力學參數測試　221
6.2　地下實驗室施工開挖真三維物理模擬　222
6.2.1　地下實驗室物理模擬方案　222
6.2.2　地下實驗室物理模擬相似材料　224
6.2.3　地下實驗室物理模擬方法　226
6.2.4　地下實驗室物理模擬結果分析　233
6.2.5　地下實驗室物理模擬研究結論　260
6.3　地下實驗室圍巖穩(wěn)定非線性強度折減數值分析　261
6.3.1　基于突變理論的圍巖失穩(wěn)能量判據　261
6.3.2　改進非線性強度折減分析方法　266
6.3.3　非線性強度折減數值模擬結果分析　271
6.4　本章小結　277
參考文獻　278
第7章　大埋深油藏溶洞垮塌破壞數值模擬與物理模擬　280
7.1　不同期次構造應力作用下油藏溶洞垮塌破壞數值模擬　281
7.1.1　數值模型與計算參數　282
7.1.2　溶洞垮塌破壞演化規(guī)律　283
7.2　不同充填狀態(tài)下油藏溶洞垮塌破壞數值模擬　283
7.2.1　數值計算模型　284
7.2.2　不同充填狀態(tài)圓形溶洞垮塌破壞規(guī)律　285
7.2.3　不同充填狀態(tài)矩形溶洞垮塌破壞規(guī)律　288
7.3　縫洞型油藏溶洞垮塌破壞數值模擬　290
7.4　縫洞型油藏溶洞垮塌破壞真三維物理模擬　292
7.4.1　溶洞垮塌物理模擬相似材料　292
7.4.2　溶洞垮塌物理模擬方案　292
7.4.3　溶洞垮塌物理模擬結果分析　293
7.4.4　溶洞垮塌物理模擬與數值模擬對比　299
7.5　本章小結　300
參考文獻　301
第8章　深部各向異性儲層鉆井垮塌破壞非連續(xù)數值模擬　303
8.1　顯式表征各向異性巖石微觀結構的離散元模型　304
8.1.1　基本接觸模型　305
8.1.2　基于微觀結構的各向異性巖石離散元模型　307
8.2　各向異性儲層巖石受壓破壞規(guī)律　310
8.2.1　各向異性巖石離散元模型　310
8.2.2　參數敏感性分析與模型校準及驗證　312
8.2.3　顆粒離散元模擬結果與分析　324
8.3　深部各向異性儲層鉆井垮塌破壞機理研究　329
8.3.1　模型的建立、參數校準與驗證　329
8.3.2　各向同性儲層鉆井垮塌破壞規(guī)律　334
8.3.3　各向異性儲層鉆井垮塌破壞規(guī)律　337
8.4　本章小結　341
參考文獻　342