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《武汉大学》 2004年
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地下洞室群开挖数值仿真研究与工程应用

黄克戬  
【摘要】:地下岩土工程已经得到了迅速的发展,它扩大并延伸了人们的生存空间,使资源得到了更加充分的利用,今后相当长的一段时期内地下岩土工程将会有更进一步的发展。地下岩土工程的分析设计过程是一个相当复杂的过程,它所要考虑的因素众多而且具有不确定性,这也是它的研究难度大的原因。虽然它的发展已有较长的时期,但是所取得成果还是有限的,人们对它的认识还不够,从地下岩土工程实际来看,理论解和实际情况常常差异很大。因此无论从理论分析的角度还是从工程实际的角度来看,对地下工程分析的研究尚有很长的路要走。 本文回顾了地下岩土工程中数值方法和施工过程仿真方法的发展,并对初始地应力反演的发展以及其中存在的问题进行了讨论。因为人们对初始地应力的了解有限,分析设计中往往用侧压系数来控制初始地应力的作用范围。本文就侧压系数以及岩体参数与地下洞室围岩的稳定性的关系进行了理论上的探讨,并得到了有意义的结论,它可以为地下岩土工程设计提供参考和设计导则。 在地下岩土工程中往往由于洞室群的空间复杂性、岩体材料的非线性以及开挖过程的非线性使得对工程的分析变得十分复杂,所以许多工程分析中常采用二维问题来求解。本文就地下洞室的开挖有限元分析中,采用二维模拟和三维模拟的差别进行了较为细致的研究,认为二维模拟的问题在于夸大了岩体的塑性区范围,造成一些工程实际中不必要的浪费,同时并不一定安全。 D-P准则是基于莫尔—库仑准则的适合于岩土类的准则,得到广泛应用,目前国内对D-P准则的研究和应用限于屈服面的子午线为直线的经典D-P准则。但岩土材料已被证明在高应力和低应力水平下,强度特性呈现高度的非线性,因而有必要引入子午线为非线性的广义D-P模型,以更好地模拟岩土工程材料的性质。本文对子午线为非线性的广义D—P模型进行了论述。 用本文所提出方法和导则结合工程进行了分析,并在有限元软件ANSYS的基础上用APDL语言对地下洞室的开挖与支护过程进行了二次开发,充分利用了其中的单元生死功能,将整个开挖——支护过程很好的整合在一起。在线性方程组求解的过程中采用了PCG法,增强了对病态方程组的求解能力。应用这些成果对工程较好的进 行了仿真数值分析,并得出相应的可对工程提供参考价值的结论。
【学位授予单位】:武汉大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TU457

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 郭享;基于三维地质模型的地下厂房参数化设计与方案优选研究[D];天津大学;2008年
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1 何寿迎;黄岛LPG地下储库稳定性分析及支护设计优化[D];山东科技大学;2010年
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8 卢佳;复杂环境下大断面群洞交叉部位洞桩法施工力学行为及关键技术研究[D];中南大学;2009年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
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10 马杰,侯景军,何英明;昆明某大厦纠偏的有限元分析[J];四川建筑科学研究;2005年04期
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4 张中俭;杨志法;李丽慧;张路青;杨天瑶;;蛇蟠岛清风洞古采石场中某组结构面长期抗剪强度的反分析[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(中)[C];2012年
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7 杨永涛;张建海;王慧娟;徐元金;张志雄;项庆伟;;隘口沥青心墙坝坝基溶洞处理措施研究[A];2011四川省水文、工程、环境地质学术交流会论文集[C];2011年
8 卢央泽;李丽君;张明峰;;充填法开采条件下导水裂隙发育规律预测与分析[A];2010'中国矿业科技大会论文集[C];2010年
9 欧阳玉平;洪添胜;文韬;孙同彪;;基于ANSYS的太阳能自动跟踪机构仿真及实验分析[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
10 周春桂;谢石林;胡杰;张希农;;基于有限元和神经网络的杂交建模研究[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张琛;光纤陀螺光路偏振特性及温度性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 白会娟;导电材料结构电磁热弹性多场行为的理论研究[D];兰州大学;2010年
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4 潘健怡;铝合金型材挤压的数值模拟及模具结构优化研究[D];华南理工大学;2010年
5 刘灿;横向预应力混凝土梁的抗剪性能及预应力损失研究[D];华南理工大学;2010年
6 宋兵;桩侧摩阻力特性的研究[D];华南理工大学;2010年
7 郑腾龙;金属板材弹、塑性性质与材料微结构的关系及其试验测量[D];南昌大学;2010年
8 史海莹;双排桩支护结构性状研究[D];浙江大学;2010年
9 刘海锋;网格结构精细化有限元分析方法研究[D];浙江大学;2010年
10 马立峰;动荷载条件下多年冻土区斜坡路基稳定性研究[D];北京交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 贾晓亮;基于FLAC~(3D)的断层数值模拟及其应用[D];河南理工大学;2010年
2 黄春光;大倾角“三软”不稳定厚煤层放顶煤开采矿压规律研究[D];河南理工大学;2010年
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4 张学武;基于磁控技术的TIG焊残余应力的研究[D];南昌航空大学;2010年
5 何寿迎;黄岛LPG地下储库稳定性分析及支护设计优化[D];山东科技大学;2010年
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8 刘帅;大型渠道混凝土振动密实成型数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
9 王睿;井筒受采空区塌落影响的破坏机理及治理研究[D];山东科技大学;2010年
10 张泽;大台煤矿深部原岩应力场及岩爆地质力学成因分析[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
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2 杨明举,关宝树,钟新樵;水封式地下储气洞库的应用及研究[J];地下空间;2000年03期
3 丁春林,肖广智,朱世友,周顺华;盾构施工引起隧道围岩和地面路基变形的预测分析[J];地下空间;2002年01期
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6 李仲奎,刘辉,曾利,廖宜;不衬砌地下洞室在能源储存中的作用与问题[J];地下空间与工程学报;2005年03期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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7 李攀峰;大型地下洞室群围岩稳定性工程地质研究[D];成都理工大学;2004年
8 吴波;复杂条件下城市地铁隧道施工地表沉降研究[D];西南交通大学;2003年
9 姜谙男;大型洞室群开挖与加固方案反馈优化分析集成智能方法研究[D];东北大学;2005年
10 刘刚;资源信息系统中参数化图形设计方法研究[D];中国地质大学;2004年
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1 刘义虎;高等级公路隧道支护结构的断面优化选型及可靠度分析研究[D];湖南大学;2002年
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6 郭锋;水电站地下厂房初始地应力场反演与围岩稳定分析[D];大连理工大学;2006年
7 沈益源;大型地下厂房开挖施工中的关键技术问题研究[D];浙江大学;2006年
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9 程滨;初始地应力场拟合方法研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2005年
10 谢东武;特大断面大跨隧道断面形式与支护参数优化[D];同济大学;2007年
【二级引证文献】
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1 宋立德;;雅砻江锦屏二级水电站引水隧洞TBM组装洞开挖[J];山西建筑;2011年16期
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 何寿迎;黄岛LPG地下储库稳定性分析及支护设计优化[D];山东科技大学;2010年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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8 孔宪立;石振明;胡德富;陈建锋;;工程地质专业发展及其岩土工程方向[A];第六届全国工程地质大会论文集[C];2000年
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5 本报记者 谈健张美薇 刘联伟 柯梅丽 陈之泉 王离;活跃在岩土工程领域的“杂家”——林培源[N];广东建设报;2007年
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7 记者 李峰;土力学及岩土工程学术会在兰举行[N];甘肃日报;2011年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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8 徐建丽;高柔性压边多点成形过程的数值模拟研究[D];吉林大学;2004年
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