一、地下开挖引起围岩破坏及其渗透性演化过程仿真（论文文献综述）
吴新霞,胡英国,刘美山,赵根,杨招伟[1]（2021）在《水利水电工程爆破技术研究进展》文中进行了进一步梳理过去的几十年,是中国水电工程建设的高峰期,爆破技术作为水电工程开挖施工的主要手段,经历多座重大水电工程的建设,已取得一定发展。在查阅大量文献资料基础上,结合我国重大水电工程实践经验和研究成果,针对我国特高拱坝基础开挖精细爆破控制技术、水工地下洞室群开挖爆破控制关键技术、水工级配料爆破开采控制关键技术以及水电工程智能化爆破技术等方面进行了综述。以工程案例的形式重点介绍了上述技术领域的最新研究进展,主要涵盖了水利水电工程精细爆破技术、智能爆破技术以及特殊水工岩体结构的爆破拆除等相关成果。研究成果可为土木、矿山、交通以及核电等工程领域的开挖爆破控制技术提供参考。
杨公标[2]（2021）在《浅埋隧道与邻近地层空洞相互作用机理及其对地层变形的影响》文中提出浅埋隧道邻近地层空洞施工会加剧地层变形和破坏程度,极易引发地层过大变形甚至地面塌陷事故。本文以含空洞地层浅埋隧道为研究对象,综合运用模型试验、理论分析和数值模拟等研究方法,重点研究了地层空洞与浅埋隧道的力学相互作用机理、邻近空洞浅埋隧道施工引起的地层变形规律和破坏特征,提出了空洞风险分区准则及计算方法,给出了地层空洞危害的工程防治措施。论文的主要研究工作及成果如下:（1）建立了浅埋隧道邻近地层空洞施工的解析模型,克服了现有解析方法对重力因素考虑不足及隧道变形边界模式单一问题,并采用Schwarz交替原理考虑了隧道与地层空洞的相互影响。本文分别基于隧道变形边界条件和隧道原岩应力释放边界条件,建立了考虑地层空洞与隧道相互作用和被开挖土体重力因素影响的解析模型,据此可以分别从变形源头和受力源头考虑隧道开挖效应。综合运用复变函数方法和Schwarz交替原理对解析模型进行了理论求解,通过MATLAB编程实现了迭代计算。从理论特点和编程角度对理论解的求解精度进行了讨论,并与数值模拟结果进行了对比验证。通过理论分析,从地层位移和应力变化规律,以及地层空洞和隧道的变形、受力角度,揭示了地层空洞与隧道的力学相互作用机理,明确了地层空洞变形的力学原因及空洞变形与地层变形的内在联系。（2）研发了盾构隧道开挖三维相似模型试验系统,揭示了浅埋隧道施工扰动下含空洞地层的变形和破坏机制。基于自主研发的盾构隧道三维相似模型试验系统,模拟了含空洞地层浅埋隧道三维施工过程,研究了地层空洞与隧道相对位置和净距对地层变形的影响规律,通过对围岩压力变化规律进行分析,揭示了隧道和空洞附近地层破坏特征及土压力拱形成过程。建立了考虑主要施工因素的盾构隧道三维施工精细化数值模型,通过与模型试验结果对比分析,验证了数值模型的合理性和准确性。在此基础上,对模型试验工况进行了拓展研究,获得了空洞形态、大小、与隧道相对位置及净距等因素对地层变形和地层塑性区发展的影响规律。（3）以塑性区贯通程度、空洞边界最大主应力和最大地表沉降为判别指标,提出了浅埋隧道临近地层空洞施工的安全风险分区方法。针对邻近隧道施工影响下含空洞地层的受力、变形及稳定性特点,提出了以地层塑性区贯通程度、空洞边界最大主应力和最大地表沉降为判别指标的地层空洞风险分区准则,并给出了相应的分区计算方法。采用隧道施工三维全过程数值模型,以空洞大小、与隧道相对位置及净距为变化因素进行了一系列模拟分析,根据分析结果将地层空洞风险划分为强风险区、弱风险区和无风险区。针对地层空洞问题提出了相应工程防治措施,并对不同工程防治措施的效果进行了评价。
李邵军,谢振坤,肖亚勋,丰光亮,潘鹏志,王兆丰[3]（2021）在《国际深部地下实验室岩体原位力学响应研究综述》文中研究表明深部地下实验室（underground research laboratory,URL）已成为国际上基础性重大科学研究的重要平台,为物理、生物、地球化学、医学、岩石力学等学科发展提供了不可或缺的支撑。深部地下实验室的岩体力学响应和稳定性是岩石力学学科需要回答的关键基础问题,目前国内外基于已建与在建的地下实验室开展了大量岩石力学问题研究,保障了地下实验室的安全建造和运行。本文对国内外多个地下实验室的建设情况进行综述,阐述国际深部地下实验室在围岩力学行为测试与监测、开挖损伤区分析、力学模型和数值模拟方法等方面开展的研究工作,分析当前地下实验室相关研究成果的亮点和局限性,总结地下实验室建设和运行过程中面临的岩体力学响应关键问题,探讨深部地下实验室的岩石力学问题未来研究方向。
李利平,贾超,孙子正,刘洪亮,成帅[4]（2021）在《深部重大工程灾害监测与防控技术研究现状及发展趋势》文中研究指明在系统整理国内外资料的基础上,分别从深部工程强突涌水、高强度岩爆、软岩大变形、巨石垮塌和煤矿冲击地压灾害等问题出发,探讨其灾变机理、监测预警方法及防控关键技术。研究结果表明:解决相关重大工程灾害防控难题需重点开展孕灾地质判别、灾变机理明晰和靶向精细调控等几方面研究,重点突破方向在于岩体信息高精度探查、灾变过程演化信息捕捉、监测模式设计、监测预警装备智能化与信息化等方面,为深部重大工程灾害预防与控制领域的研究提供参考。
赵艺伟,吴志军,王旭宏,侯伟,杨球玉,吕涛,胡大伟,周辉,魏天宇[5]（2021）在《高放废物深地质处置库屏障系统的多场耦合数值分析》文中研究说明建立考虑围岩开挖损伤的高放废物处置库屏障系统的温度-渗流耦合数值模型,并验证其合理性;通过分析不同研究点的温度和饱和度演化规律,揭示温度梯度对缓冲/回填材料的饱和度演化规律的影响,同时,通过比较分析采用不同围岩初始渗透率时缓冲/回填材料中各研究点的饱和度和温度演化规律,揭示缓冲/回填材料的饱和过程对温度演化的影响;最后比较分析考虑和不考虑围岩开挖损伤时对屏障系统饱和度和温度演化规律的影响。研究结果表明:温度梯度会驱使水蒸气由高温端向低温端迁移,阻碍缓冲/回填材料的饱和过程;缓冲回填材料的饱和过程会促进屏障系统的热量传递,更有利于屏障系统的安全稳定;不考虑围岩损伤会延缓缓冲/回填材料的饱和时间,增大处置容器表面的最高温度,使得屏障系统的安全评估更为保守。
隋旺华[6]（2021）在《矿山安全地质学:综述》文中研究指明矿山安全防控是一个复杂的系统工程,涉及到多学科,而其中的地质条件和成灾机理研究是事故防控中最重要的基础工作。但是,目前还没有系统地研究安全地质的学科和工作机制。因此,提出应建立矿山安全地质学新的交叉学科。针对矿山建设和采掘安全生产的需求,介绍了矿山安全地质学的概念、内容框架、研究方法、主要矿山安全地质问题、安全地质问题风险评价等,并对矿山安全地质研究中亟待解决的关键科学问题和防控关键技术发展趋势提出了建议和展望,同时,本文还简要综述了本期深部矿山安全地质专辑收录的主要文章在矿山安全地质方面的创新性工作,期望为深部矿山安全地质理论研究与灾害防控提供科学支撑。
陈卫忠,王鲁瑀,谭贤君,杨典森,袁敬强,杨建平[7]（2021）在《裂隙岩体地下工程稳定性研究发展趋势》文中指出国内外大量地下工程建设的实践表明,岩体中的不连续面对地下工程的建造与长期运行安全有重要影响,有时甚至是决定性的作用,深入研究裂隙岩体的力学和渗流特性,研究成果对指导工程实践具有重要意义。在详细总结国内外学者和作者团队在裂隙岩体力学特性的理论模型、室内试验、现场原位试验、数值仿真方法等方面研究成果的基础上,提出裂隙岩体地下工程稳定性研究的重点发展方向,并探讨裂隙三维几何表征与数值建模、裂隙岩体应力渗流耦合特性、裂隙岩体宏细观渐进破坏机制及数值仿真技术和裂隙岩体地下工程锚固机制与新技术等。
李建宇[8]（2021）在《基于开挖的增强型地热系统-巷道围岩力学与传热数值模拟研究》文中提出干热岩（HDR）地热能的开发利用,正引起人们的广泛关注。由于其赋存于致密、少裂隙的高温岩体中,以井工法开发深部地热能,是近年来人们探索突破增强型地热系统商业化瓶颈的出路之一。本文针对基于开挖技术的增强型地热系统（EGS-E）,通过文献调研、数值模拟（FLAC3D）和理论分析的方法,初步地定量研究了作为EGS-E基元构件的巷道,在开挖和通风降温过程中围岩破裂区的分布特征,模拟分析了巷道致裂区力学、传热行为。主要研究内容与结论如下:（1）通过文献综述,探讨了造成高温岩石物理力学性质变化的微观机制与演化规律,为小于300℃的高温岩体数值模拟提供了一套来自试验基础的高温特性参数。经过文献调研发现该温度范围内的深地高温岩石,仍属于典型的脆硬岩石,需要通过依赖温度修正的力学参数来模拟高温花岗岩的力学行为。（2）基于粘聚力弱化-摩擦增强（CWFS）模型,揭示了在卸荷作用下代表围岩开挖扰动区（EDZs）的塑性屈服应变的分布与变化规律,探讨了深地初始地应力接近静水压力条件下围岩的破裂区形貌,为量化高温条件下开挖扰动引起的破裂损伤区尺度做出了基本尝试。巷道开挖的力学、渗透和传热行为研究为后续在高温岩体中人工建造热储打下基础,为深地工程施工安全探讨基础依据。通过热-力耦合模拟,分析了随着巷道通风降温进程围岩应力与开挖扰动损伤破裂区的演化规律。模拟结果表明:高温高地应力巷道通风降温,对围岩损伤破裂区尺度产生显着影响;围岩近场产生额外拉应力,压应力集中向远场转移;随着降温时间的增加,EDZs的扩展经历了缓慢、快速、减速三个阶段;安装隔热衬垫层,将明显延长缓慢增长阶段的时间。（3）考虑到利用沸腾传热和工质流体自然对流两种传热方式,对开挖扰动裂隙岩体的传输热机制研究具有重要意义,本文通过塑性体积应变关联公式,结合数值模拟分析成果,初步地定量表征开挖导致围岩损伤破裂区的渗透率非线性分布,基于自然对流和沸腾蒸发的思路简化其传热过程,探讨了巷道开挖扰动致裂区传热行为的简便计算方法。结果表明,相较于岩体裂隙中填充流体发生自然对流,利用沸腾传热开发干热岩可获得更高的采热效率。
高成路[9]（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》文中提出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。
李志强[10]（2021）在《隧道突水岩体破裂应力-渗流演化的试验与机理研究》文中研究指明随着国家经济快速发展,我国已成为世界上隧道修建速度最快、规模最大、难度最高的国家。为了维护国家安全统一和进一步完善国家交通网络,随着“川藏铁路”工程及“一带一路”战略的推进,地形地质条件极端复杂的西南山区与强岩溶地区逐渐成为重大工程的建设重心,这些隧道工程普遍具有埋深大、洞线长、水文地质条件复杂等显着特点。在地质调查阶段往往很难对隧道沿线的地质条件进行详细准确探查,这大大增加了隧道施工期发生突水突泥等重大灾害的风险,成为影响安全、制约工程进度和费用的关键因素,隧道开挖扰动和高渗压作用下围岩损伤渗流灾变是诱发隧道突水的重要原因。本文以深长隧道中突水突泥灾害为研究对象,综合采用理论研究、数值模拟、室内试验和模型试验等手段,围绕隧道突水灾害防灾减灾这一科学难题,主要开展了隧道突水岩体破裂应力-渗透演化机理的研究,取得了以下研究成果:（1）分析了施工扰动下隔水岩体应力特征,提出了基于应力场演化的隔水岩体“三带”划分方法,基于MTS开展了加卸载应力路径下隔水岩体应力-渗流演化试验,分析了不同加卸载速率对岩体强度、变形特性的影响,确定了岩体渐进破坏过程中的特征应力,研究了岩体渐进破坏过程中能量演化规律及岩石变形与渗透率演化的关联特征,分析了高渗压作用下岩体破坏蠕变断裂,认为高渗压是导致岩体破坏的重要原因。（2）创新地设计了一种模拟高压流体激活裂隙岩体的实验方法,开展了水-力耦合作用下单裂隙岩体的剪切渗流试验,获取了不同围压下裂隙滑移前后渗透率的演化规律,裂隙渗透率受到裂隙粗糙度、有效应力、剪切位移的共同影响,分析了围压作用下高渗压、剪切位移及裂隙渗透率的联动演化机制,有效应力越大、裂隙渗透率越小;当有效应力恒定时,剪切位移存在一个临界阈值影响着渗透率的变化,提出了极小剪切位移作用下单裂隙岩体渗透率演化模型,解释了剪切位移作用下单裂隙岩体渗透率的演化规律。（3）基于三维流固耦合相似理论,研发了满足岩体水理、物理性质的流固耦合相似材料,创新了高水压加载密封技术,研制了可模拟复杂地质条件下隧道开挖渗流变化的试验系统,结合相似材料及模型系统,开展了隧道突水岩体渗透破坏模型试验,研究了不同渗流压力下岩体渗流场分布规律,获取了隔水岩体破裂型突水灾害中应力、渗流演化趋势,揭示了隧道开挖过程中隔水岩体应力-渗流演化规律。（4）分析了隔水岩体结构及其突水破坏类型,开展了岩体应力-损伤-渗流理论分析,通过孔隙率表征岩体的损伤变量,分析了岩体渐进破坏过程中岩体渗透率随损伤变量的演化规律。基于断裂力学,研究了单裂纹、多裂纹的水压劈裂特征及临界水压,研究了应力系数,裂纹倾角对临界水压的影响。基于数值模拟研究了施工过程中隔水岩体的应力演化特征,分析了开挖扰动及高渗压对岩体防突能力的影响,揭示了开挖扰动及高渗压作用下隔水岩体渗透破坏突水机理。本文研究成果有益于充实隧道突水渗透致灾理论体系,为隧道工程突水突泥灾害的防灾减灾提供科学依据和理论支撑。
二、地下开挖引起围岩破坏及其渗透性演化过程仿真（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、地下开挖引起围岩破坏及其渗透性演化过程仿真（论文提纲范文）
（1）水利水电工程爆破技术研究进展（论文提纲范文）
| 1 研究背景 |
| 2 特高拱坝边坡及基础开挖精细爆破控制技术 |
| 2.1 坝肩槽开挖精细控制爆破技术 |
| 2.2 坝基岩体保护层开挖技术 |
| 2.2.1 孔底设垫层的保护层一次爆除法 |
| 2.2.2 保护层一次爆除的水平预裂/光面爆破法 |
| 2.3 复杂节理分布的拱坝建基面爆破控制技术 |
| 3 水工地下洞室群开挖爆破技术研究进展 |
| 3.1 开挖爆破荷载对深埋洞室围岩的扰动机理 |
| 3.2 大型水工地下洞室群爆破安全控制标准与效果评价 |
| 3.3 大跨度洞室群复杂结构精准爆破成型控制技术 |
| 3.4 引水工程岩塞爆破技术 |
| 4 水工级配料开采控制爆破技术 |
| 4.1 基于KUZ-RAM模型的爆破块度控制方法 |
| 4.2 数理统计方法在爆破块度预测中的应用 |
| 4.3 基于其他效果指标预测的爆破块度预测模型 |
| 4.4 基于天然块度的爆破块度控制技术 |
| 5 水电工程智能爆破设计技术 |
| 6 结 语 |
（2）浅埋隧道与邻近地层空洞相互作用机理及其对地层变形的影响（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 隧道施工引起的地层变形和破坏研究现状 |
| 1.2.2 含空洞地层隧道施工引起的围岩变形和破坏研究 |
| 1.3 研究现状存在的问题 |
| 1.4 研究内容及技术路线 |
| 1.4.1 研究内容和方法 |
| 1.4.2 技术路线图 |
| 2 含空洞地层浅埋隧道位移边界复变函数解析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 复变函数理论 |
| 2.2.1 应力和位移的复变函数表示 |
| 2.2.2 边界条件的复变函数表示 |
| 2.2.3 解析函数表达式 |
| 2.2.4 保角映射 |
| 2.3 Schwarz交替原理 |
| 2.3.1 解析模型 |
| 2.3.2 Schwarz交替法 |
| 2.4 含空洞地层浅埋隧道变形边界条件下的求解过程 |
| 2.4.1 浅埋隧道变形边界条件下的复变函数解 |
| 2.4.2 空洞边界的附加面力 |
| 2.4.3 空洞在附加面力作用下的求复变函数解 |
| 2.4.4 隧道附加位移 |
| 2.4.5 应力和位移计算公式 |
| 2.5 解析解精度分析与验证 |
| 2.5.1 解析解精度分析 |
| 2.5.2 解析解验证 |
| 2.5.3 解析解与数值解对比 |
| 2.6 参数影响性分析 |
| 2.6.1 地层沉降云图 |
| 2.6.2 地表沉降结果分析 |
| 2.6.3 空洞边界变形分析 |
| 2.6.4 空洞边界应力分析 |
| 2.6.5 隧道边界应力分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 含空洞地层浅埋隧道应力边界复变函数解析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型与求解方法 |
| 3.2.1 解析模型 |
| 3.2.2 求解方法 |
| 3.3 隧道在初始重力场作用下的求解 |
| 3.3.1 基本方程 |
| 3.3.2 映射函数 |
| 3.3.3 地表边界条件 |
| 3.3.4 隧道边界条件 |
| 3.3.5 系数方程组求解 |
| 3.4 Schwarz迭代过程 |
| 3.5 解析解精度分析与验证 |
| 3.5.1 解析解精度分析 |
| 3.5.2 解析解验证 |
| 3.5.3 解析解与数值解比较 |
| 3.6 结果分析 |
| 3.6.1 隧道边界变形分析 |
| 3.6.2 空洞边界变形分析 |
| 3.6.3 地表沉降分析 |
| 3.6.4 空洞边界应力分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 含空洞地层浅埋隧道施工引起的地层变形模型试验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 相似理论 |
| 4.2.1 相似理论概述 |
| 4.2.2 围岩相似条件 |
| 4.2.3 模型盾构机相似条件 |
| 4.3 隧道开挖模拟试验装置研制 |
| 4.3.1 施工过程影响因素分析 |
| 4.3.2 模型盾构机研发 |
| 4.4 地层相似材料研制 |
| 4.5 模型试验方案及过程 |
| 4.5.1 模型试验工况 |
| 4.5.2 试验过程 |
| 4.5.3 监测方案 |
| 4.6 试验结果及分析 |
| 4.6.1 地表历时沉降 |
| 4.6.2 深部地层历时沉降 |
| 4.6.3 围岩压力历时变化 |
| 4.6.4 空洞对地表最终沉降的影响 |
| 4.6.5 空洞对深层最终沉降的影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 隧道施工引起的含空洞地层变形和破坏特征数值模拟研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 模拟方法 |
| 5.2.1 数值模拟方法 |
| 5.2.2 数值模型 |
| 5.3 数值模拟与模型试验结果对比 |
| 5.4 数值模拟结果分析 |
| 5.4.1 空洞形态影响分析 |
| 5.4.2 空洞与隧道间距影响分析 |
| 5.4.3 空洞尺寸影响分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 含空洞地层浅埋隧道施工风险分区及工程防治措施 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 空洞风险分区准则及计算思路 |
| 6.2.1 空洞风险分区准则 |
| 6.2.2 计算思路及工况设计 |
| 6.3 空洞风险分区结果 |
| 6.4 地层空洞防治措施 |
| 6.4.1 空洞超前探测 |
| 6.4.2 工程处置措施 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）国际深部地下实验室岩体原位力学响应研究综述（论文提纲范文）
| 1 国际深部地下实验室建设概况 |
| 2 地下实验室原位监测技术研究 |
| 2.1 地下实验室围岩变形监测 |
| 2.2 地下实验室围岩应力监测 |
| 2.3 地下实验室岩体声波测试 |
| 2.4 地下实验室岩体微破裂微震监测 |
| 2.5 地下实验室围岩声发射测试 |
| 2.6 地下实验室岩体结构和破裂的直接原位观测方法 |
| 3 地下实验室围岩开挖损伤区特性研究 |
| 3.1 深部地下实验室围岩岩芯饼化研究 |
| 3.2 深部地下实验室围岩开挖损伤区特性研究 |
| 3.3 深部地下实验室岩爆发生机理研究 |
| 4 地下实验室围岩稳定性数值模拟方法研究 |
| 4.1 深部岩石的力学模型研究 |
| 4.2 深部岩石工程数值模拟方法研究 |
| 5 深部地下实验室的岩体原位力学响应研究方向探讨 |
| 6 结论 |
（4）深部重大工程灾害监测与防控技术研究现状及发展趋势（论文提纲范文）
| 1 强突涌水灾害 |
| 1.1 监测预警技术现状及发展态势 |
| 1.2 防控技术现状及发展态势 |
| 2 高强度硬岩岩爆灾害 |
| 2.1 监测预警技术现状及发展态势 |
| 2.2 防控技术现状及发展态势 |
| 3 软岩持续大变形灾害 |
| 3.1 监测技术现状及发展态势 |
| 3.2 防控技术现状及发展态势 |
| 4 巨石垮塌灾害 |
| 4.1 监测预警技术现状及发展态势 |
| 4.2 防控技术现状及发展态势 |
| 4.2.1 围岩结构垮塌灾害风险评价 |
| 4.2.2 隧道潜在垮塌结构加固 |
| 5 煤矿冲击地压灾害 |
| 5.1 监测技术现状及发展态势 |
| 5.2 防控技术现状及发展态势 |
| 6 结论与展望 |
（5）高放废物深地质处置库屏障系统的多场耦合数值分析（论文提纲范文）
| 1 数值模型的建立 |
| 1.1 围岩弹塑性损伤模型 |
| 1.2 围岩渗流模型 |
| 1.3 缓冲/回填材料渗流模型 |
| 1.4 孔隙介质热传导模型 |
| 2 模型验证 |
| 3 有限元数值分析 |
| 3.1 设计工况和参数确定 |
| 3.2 计算模型及其边界条件 |
| 4 数值分析结果 |
| 4.1 工况Case0-0结果分析 |
| 4.1.1 围岩开挖损伤对围岩渗透率的影响 |
| 4.1.2 安装处置容器后温度场和渗流场的演化规律 |
| 4.2 围岩初始渗透率对渗流场和温度场的影响 |
| 4.3 围岩损伤对渗流场和温度场的影响 |
| 5 结论 |
（6）矿山安全地质学:综述（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 矿山安全地质学概述 |
| 1.1 矿山安全地质学的交叉学科属性 |
| 1.2 矿山安全地质学与其他学科的关系 |
| 1.3 矿山安全地质学的内容框架 |
| 1.4 矿山安全地质学的方法论 |
| 1.4.1 系统分析方法 |
| 1.4.2 成因演化分析方法 |
| 1.4.3 结构分析方法 |
| 1.4.4 相互作用分析方法 |
| 1.4.5 观测、试验、监测和预警方法 |
| 1.5 矿山安全地质工作机构与人才培养 |
| 2 矿山安全地质问题 |
| 2.1 矿山安全地质问题的命名和分类 |
| 2.2 矿山安全地质问题的控制因素 |
| 2.3 深部矿山安全地质问题概述 |
| 2.3.1 矿山安全地质条件 |
| 2.3.2 矿山井巷安全地质 |
| 2.3.3 矿山采掘诱发突水和突水溃砂 |
| 2.3.4 矿山冲击地压与岩爆 |
| 2.3.5 矿山地下水水源判别 |
| 2.3.6 安全地质监测预警新技术 |
| 3 矿山安全地质风险评价 |
| 3.1 矿山安全地质危险源辨识 |
| 3.2 矿山安全地质危险源评价 |
| 3.3 矿山安全地质危险性评价 |
| 3.3.1 危险性静态评价方法 |
| 3.3.2 危险性动态评价方法 |
| 4 矿山安全地质学的重点研究方向建议 |
| 4.1 深部矿山安全地质基础理论与应用 |
| 4.2 深部矿山水害防治理论与应用 |
| 4.3 深部矿山岩爆和冲击地压防控理论与应用 |
| 4.4 深部矿山采掘空间围岩和覆岩移动变形破坏和稳定性控制 |
| 4.5 深部矿山瓦斯渗流规律和突出机理和防控 |
| 4.6 深部矿山热害防控与利用 |
| 4.7 深部露天矿山安全地质问题 |
| 4.8 人工智能在深部矿山安全地质工作中的应用 |
| 5 结论 |
（8）基于开挖的增强型地热系统-巷道围岩力学与传热数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩写注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 增强型地热系统研究现状 |
| 1.2.2 基于开挖的增强型地热系统及相关研究进展 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 2 高温条件下花岗岩基本力学特性与CWFS模型 |
| 2.1 高温花岗岩力学特性 |
| 2.2 CWFS(粘聚力弱化-摩擦增强)模型 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 EGS-E开挖扰动区(EDZs)预测与表征 |
| 3.1 围岩开挖扰动区分区 |
| 3.2 EGS-E开挖扰动区数值模拟 |
| 3.2.1 工程案例对照 |
| 3.2.2 EGS-E巷道围岩数值模型 |
| 3.2.3 EDZs演化 |
| 3.2.4 不同应力比条件下开挖破裂特征与尺度 |
| 3.2.5 EGS-E开挖扰动区尺度的影响因素 |
| 3.2.6 高温巷道通风降温EGS-E开挖扰动区演化规律 |
| 3.3 讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 EGS-E致裂传输热效能研究 |
| 4.1 传热学基本理论 |
| 4.2 FLAC3D数值模拟软件解析解验证 |
| 4.2.1 热传导问题数值模拟验证 |
| 4.2.2 对流传热问题TH耦合数值模拟验证 |
| 4.3 EGS-E沸腾式采热研究 |
| 4.3.1 重力热管技术与工作原理 |
| 4.3.2 EGS-E沸腾式采热方案数值模拟 |
| 4.4 EGS-E自然对流系统采热研究 |
| 4.4.1 EDZs渗透率场分布 |
| 4.4.2 EGS-E自然对流采热方案数值模拟 |
| 4.5 自然对流采热方案与沸腾式采热效能对比 |
| 4.6 EGS-E沸腾式采热效能的影响因素与优化 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A FLAC3D中 EDZs尺度指标监测的fish程序代码 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（9）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 |
（10）隧道突水岩体破裂应力-渗流演化的试验与机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景概述 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 选题依据及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 岩体破裂应力-渗流特征研究现状 |
| 1.2.2 岩体水力耦合下渗流特征研究现状 |
| 1.2.3 隧道突水灾害研究现状 |
| 1.3 主要研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线图 |
| 1.4 主要创新点 |
| 第二章 施工扰动下隔水岩体应力-渗流特性试验研究 |
| 2.1 隔水岩体应力特征分析 |
| 2.2 岩石应力-渗流试验材料及方法 |
| 2.2.1 岩石试样及试验系统 |
| 2.2.2 试验方案 |
| 2.2.3 试验步骤 |
| 2.2.4 渗透率测量方法 |
| 2.3 岩石应力-渗流试验结果 |
| 2.3.1 试验结果概述 |
| 2.3.2 变形特性分析 |
| 2.3.3 强度特性分析 |
| 2.3.4 试样的破坏形态 |
| 2.3.5 岩石渐进破坏过程分析 |
| 2.3.6 基于能量理论的试样破坏过程分析 |
| 2.3.7 岩石损伤变形及渗透性演化特征 |
| 2.4 高渗压下岩石蠕变断裂分析 |
| 2.5 隔水岩体突水危险性分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 水力耦合作用下单裂隙岩体渗流试验研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 试验材料及方法 |
| 3.2.1 岩石试样及加工 |
| 3.2.2 试验系统及试件安装 |
| 3.3 恒围压下剪切滑移试验 |
| 3.3.1 试验步骤 |
| 3.3.2 试验结果 |
| 3.4 变围压下剪切滑移试验 |
| 3.4.1 试验步骤 |
| 3.4.2 试验结果 |
| 3.5 极小位移作用后渗透率演化机理 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 隧道突水岩体应力-渗流演化模型试验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型相似材料的研制 |
| 4.2.1 三维流固耦合相似理论 |
| 4.2.2 相似材料配置方案 |
| 4.2.3 相似材料性质试验分析 |
| 4.3 依托项目 |
| 4.3.1 工程概况 |
| 4.3.2 岩石试样制备 |
| 4.3.3 岩石的物理特征 |
| 4.4 模型试验系统研制 |
| 4.4.1 概述 |
| 4.4.2 试验系统介绍 |
| 4.5 试验一：隔水岩体渗流压力分布规律 |
| 4.5.1 试验方案 |
| 4.5.2 试验结果 |
| 4.6 试验二：隧道开挖隔水岩体应力渗流演化规律 |
| 4.6.1 相似材料及配比 |
| 4.6.2 试验方案 |
| 4.6.3 试验结果 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 隧道突水岩体渗透破坏机理研究 |
| 5.1 隔水岩体结构及其破坏类型 |
| 5.2 岩体应力-损伤-渗流理论分析 |
| 5.3 裂隙岩体水力劈裂分析及临界水压 |
| 5.3.1 裂隙岩体中水的作用 |
| 5.3.2 断裂力学基本原理 |
| 5.3.3 单裂纹水压劈裂临界水压分析 |
| 5.3.4 多裂纹水压劈裂临界水压分析 |
| 5.3.5 水压劈裂对裂隙岩体的影响分析 |
| 5.4 隔水岩体施工力学响应及其对防突性能的影响 |
| 5.4.1 数值模型 |
| 5.4.2 边界条件及模拟工况 |
| 5.4.3 工况一模拟结果 |
| 5.4.4 工况二模拟结果 |
| 5.4.5 开挖扰动下隔水岩体应力相关性 |
| 5.4.6 开挖扰动对隔水岩体防突性能的影响 |
| 5.5 隧道隔水岩体渗透破坏分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间参与的科研项目 |
| 纵向课题 |
| 横向课题 |
| 在读期间主要学术成果 |
| 学术论文 |
| 在读期间申请的专利 |
| 软件着作权 |
| 在读期间获得的奖励 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
四、地下开挖引起围岩破坏及其渗透性演化过程仿真（论文参考文献）
- [1]水利水电工程爆破技术研究进展[J]. 吴新霞,胡英国,刘美山,赵根,杨招伟. 长江科学院院报, 2021(10)
- [2]浅埋隧道与邻近地层空洞相互作用机理及其对地层变形的影响[D]. 杨公标. 北京交通大学, 2021
- [3]国际深部地下实验室岩体原位力学响应研究综述[J]. 李邵军,谢振坤,肖亚勋,丰光亮,潘鹏志,王兆丰. 中南大学学报(自然科学版), 2021(08)
- [4]深部重大工程灾害监测与防控技术研究现状及发展趋势[J]. 李利平,贾超,孙子正,刘洪亮,成帅. 中南大学学报(自然科学版), 2021(08)
- [5]高放废物深地质处置库屏障系统的多场耦合数值分析[J]. 赵艺伟,吴志军,王旭宏,侯伟,杨球玉,吕涛,胡大伟,周辉,魏天宇. 中南大学学报(自然科学版), 2021(08)
- [6]矿山安全地质学:综述[J]. 隋旺华. 工程地质学报, 2021(04)
- [7]裂隙岩体地下工程稳定性研究发展趋势[J]. 陈卫忠,王鲁瑀,谭贤君,杨典森,袁敬强,杨建平. 岩石力学与工程学报, 2021(10)
- [8]基于开挖的增强型地热系统-巷道围岩力学与传热数值模拟研究[D]. 李建宇. 大连理工大学, 2021(01)
- [9]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)
- [10]隧道突水岩体破裂应力-渗流演化的试验与机理研究[D]. 李志强. 山东大学, 2021