一、M-S法在非连续岩土体大变形数值模拟中的应用（论文文献综述）
商成顺[1]（2021）在《基于粗粒化理论的工程尺度DEM-CFD流固耦合模拟方法及应用》文中研究说明随着“十三五”规划的实施和“十四五”规划的启动,我国隧道及地下工程建设飞速发展,工程建设总量位居世界前列。工程建设向地质条件更复杂的西部高原和赋存环境更严酷的水下迈进,高海拔、高地震烈度、高地应力、高水压、高地温等极端条件迫使安全施工面临隧道突水突泥、塌方、岩爆、大变形等重大地质灾害的严峻挑战,亟需进一步发展灾害主动防控方法。地下工程灾害灾变机理与演化过程的科学认知是灾害主动防控的理论基础。重大地质灾害的灾变机理不清、演化过程不明导致预测预警缺乏理论依据、主动防控缺乏技术支撑。相对于其他方法,数值模拟方法因其耗时短、成本低、精度高、控制易而成为了地下工程灾害机理与演化过程研究的一种有效手段,被称为“科学研究的三大支柱之一”,本文选择特别适合于岩土体材料非均匀性、各向异性、大变形破坏模拟的离散单元法（DEM）和高效的计算流体动力学方法（CFD）作为本文的主要研究方法。其中,DEM方法在工程尺度问题的模拟中面临颗粒计算量大、耗时长的难点,本文选择粗粒化理论来解决这一关键问题。目前的离散元粗粒化理论主要集中在不含强粘结颗粒的颗粒系统中,对颗粒粘结模型的大尺度模拟和含强粘结的渗透侵蚀破坏过程模拟缺乏系统的研究,因此发展DEM粗粒化颗粒粘结模型和基于DEM-CFD的粗粒化侵蚀弱化模型,开展工程尺度流固耦合灾害演化全过程模拟,对科学认识重大工程灾害演化机理、提供监测预警与调控决策理论基础意义重大。本文以基于粗粒化理论的DEM-CFD流固耦合模拟方法为主要研究内容,通过室内试验、理论推导和编程开发等研究手段建立了粗粒化颗粒粘结模型和粗粒化侵蚀弱化模型,实现了工程尺度突水突泥灾变演化过程模拟。主要研究成果包括:（1）利用CT扫描技术重构分析了白砂岩的孔隙结构、颗粒粒径分布和粒间粘结结构;进一步地,测定了白砂岩的基本力学性质,基于EDEM的API二次开发功能,对Hertz-Mindlinwith Bonding模型进行改进,建立了修正的颗粒粘结模型,实现了岩石基本力学性质的准确模拟和损伤破坏的形象表征;同时,利用C++语言编写API对EDEM数值模拟软件进行二次开发,实现了岩石破裂的声发射监测和真三轴伺服应力加载。（2）开展了岩石单轴压缩和巴西劈裂数值试验颗粒尺寸效应研究,并基于粗粒化原理和断裂力学知识,推导了粗粒化参数理论计算公式,结合C++编程和EDEM API开发了可有效克服颗粒尺寸效应的粗粒化颗粒粘结粘模型（CGBPM）;进一步地,通过将粗粒化颗粒粘结粘模型应用在经典的工程尺度硐室开挖损伤区预测中,验证了本文粗粒化模型的可靠性。（3）利用单颗粒静水沉降试验验证了基于EDEM-Fluent软件耦合计算准确性,结合传统的岩土体侵蚀理论和DEM-CFD流固耦合机理,建立了岩土体侵蚀弱化模型,实现了岩土体细观侵蚀弱化破坏过程;程序化实现并验证了粗粒化DEM-CFD流固耦合理论的准确性,结合上述建立的侵蚀弱化模型,开发建立可模拟大尺度渗流灾害问题的粗粒化侵蚀弱化模型。（4）以江西永莲隧道突水突泥案例为工程背景,利用所建立的粗粒化颗粒粘结模型和粗粒化侵蚀弱化模型,开展了工程尺度突水突泥灾害演化过程仿真模拟,初步揭示了富水断层破碎带型突水突泥灾变演化机理:断层内部充填物侵蚀弱化破坏规律整体表现为自下向上发展、自点向面联通的发展模式;速度场变化趋势表现为整体扰动由底部向地表发展、局部速度先增大后平稳的规律;位移场变化趋势表现为整体扰动由底部向地表发展、充填物质位移随灾变演化逐渐增大的规律。本文基于粗粒化理论开发建立的粗粒化颗粒粘结模型和粗粒化侵蚀弱化模型,有效减少了大规模计算中的颗粒计算量,提高了计算效率,可有效促进DEM-CFD流固耦合方法在地下工程大变形灾害和流固耦合灾害等问题模拟中的推广应用,具有一定的理论价值和工程意义。
崔家铭[2]（2021）在《基于PFEM和Cosserat连续体的岩土工程数值模拟》文中指出粒子有限元法（PFEM）是一种新兴的数值模拟方法,其兼具有限元法坚实的数学基础及无网格方法在处理大变形、复杂边界问题时的优势,在流体动力学、岩土体大变形问题中有着广泛的应用。本文首先在商业软件ABAQUS的基础上实现了PFEM法计算流程,并利用所实现的PFEM方法对地基承载力、塌落问题及边坡稳定问题进行了模拟。结果表明,本文实现的PFEM法适用于岩土工程大变形问题,可对破坏全过程进行模拟;由于采用了边界识别技术优化了粒子间的拓扑关系,本文实现方法对自由面的变化有着很好的刻画;同时在大变形计算过程中不断进行网格重新划分,网格质量也得到了保证。除此之外,本文将边界识别和网格划分视为两个独立的过程,采用不同类型的单元进行分析,证明了四边形单元在PFEM方法中的可行性,为后续的研究打下了基础。密砂、超固结粘土的三轴试验结果表明,此类岩土材料在发生破坏时常常伴有应变软化现象。实际工程中应变软化会引起以剪切带形成为特点的渐进破坏。在数值模拟时应变软化也将导致附近局部化区域内控制方程失去适定性,问题的解有着病态的网格依赖性。为解决岩土体大变形问题中应变软化引起的网格依赖性行为,本文将Cosserat连续体理论引入前面实现的PFEM方法中,利用前人开发的四边形八节点Cosserat单元子程序实现了Cosserat-PFEM方法。随后又将此方法应用于推移型边坡的渐进破坏分析和挡土墙被动土压力分析中,结果表明,Cosserat-PFEM方法可有效改善大变形问题中应变软化导致的网格依赖性。不同网格尺寸下的承载力曲线、剪切带形式及位移模式都呈现出较强的一致性,本文实现的Cosserat-PFEM为此类问题的解决提供了一个新的思路。
孙文[3]（2021）在《非饱和黄土地基渗流及桩-土接触力学特性研究》文中研究说明黄土是一种典型的非饱和土,黄土的湿陷特性、渗流特性、土与结构接触特性及其引起的工程问题一直是土力学研究领域的重要课题。以有效应力原理为基础的土力学渗流理论和固结理论发展已比较完善,在解决非饱和土的问题时还有一定的差距,不能解决多种特殊土类的特性规律及工程应用问题。本文通过理论和试验研究,对黄土（饱和、非饱和）的渗流特性及渗流对土与结构接触面力学特性影响问题进行了深入的探讨,主要的工作如下:（1）开展了黄土的物理力学特性试验研究。开展了兰州地区七里河地区柴家台上Q3马兰黄土室内常规试验,对研究区试样的物理力学参数特性进行了测试,得到岩土体物理性质指标和力学性质指标。并利用GCTS土—水特征曲线仪测定了原状黄土在干湿循环情况下的土水特征曲线,经比较选用Van Genuchten模型进行拟合。（2）开展了土体与结构相互作用的试验及理论研究。利用美国Geocomp公司生产的Shear Trac-Ⅲ型大型直剪仪开展了湿陷性黄土与混凝土结构物接触面的直剪试验,研究了不同含水率（本文设计4种不同的含水率）、不同粗糙度（混凝土为光滑面和粗糙面）及不同法向应力（分别为50k Pa、150k Pa、250k Pa和350k Pa）下桩-土接触面特性,由试验结果可知,水和力对土体原生结构强度的破坏和破坏后次生强度的生成,随着含水率的增加,接触面土体抗剪强度降低及接触面上形成薄膜降低摩擦力。通过剪切试验对剪切变形机理和力学特性进行研究,并采用数值模拟对接触面破坏形式进行了研究。（3）对黄土地区桩—土接触特性进行试验研究。通过现场浸水试验,研究了在自然状态下黄土地基桩基的承载力特性、间断降雨（增、减湿）及荷载共同作用下及极端气候（连续强降雨）及荷载条件下桩基的摩阻力、沉降特性,确定了湿陷性对黄土地区桩基影响的合理范围,对黄土湿陷性导致的桩基负摩阻力的产生、发展及时空变化规律进行了研究。（4）开展了非饱和黄土渗流及桩—土接触面摩阻力的理论研究。依据质量守恒原理和达西定律推导了非饱和黄土地基浸水（降雨）入渗时土体含水量的分布和湿润锋面的变化,并对理论结果进行了验证;从土与结构接触机理出发,考虑桩周土体湿陷特性的影响,基于荷载传递法的原理和概念,推导了考虑黄土湿陷的单桩荷载传递微分方程的解析解,提供了单桩荷载传递分析方法并验证了其合理性。（5）对非饱和黄土渗流特性进行数值模拟研究。结合试验参数,利用气候—非饱和土相互作用建立了考虑蒸发的计算模型,模拟降雨入渗情况下非饱和黄土地基水分的渗透过程及水分场随时间的变化,由数值模拟可知,渗流路径随着入渗深度的增加会变长,土体的摩擦力和空隙阻力使流体渗流总水头（基质吸力和位置水头）逐渐减小,渗流速度也越来越慢;土体的体积含水率随着湿润锋面增加缓慢,体积含水率达到最大值导致土体湿陷,土体湿陷后孔隙减小体积含水率降低。（6）利用数值模拟研究降雨—蒸发情况下非饱和黄土地基水分的渗透过程及水分场随时间的变化。由模拟可知,降雨—蒸发对深层土体孔隙水压力没有影响,其影响范围主要在表层0-10m以内,降雨-蒸发会导致土水特性曲线的滞回效应,降雨入渗导致孔隙水压力变化具有滞后性,随着时间的增加,蒸发作用会成为控制土体孔隙水压力变化的主要因素,基质吸力作用逐渐增强。（7）对极端气候条件（间断降雨、连续降雨）及荷载作用下黄土地基—桩间相互作用进行了数值模拟。黄土浸水的过程是土体増湿到某一含水率或饱和情况下的増湿变形的过程。土体増（减）湿对桩侧摩阻力影响产生,研究了土体渗流对土—结构接触面力学特性的影响。
高成路[4]（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。
公惠民[5]（2021）在《填海区浅埋暗挖隧道大变形机理研究》文中研究说明随着我国城市基础设施建设的迅猛发展,城市隧道工程作为城市道路交通网的重要组成部分,已成为缓解城市交通压力和利用城市地下空间的重要途径之一。城市浅埋暗挖隧道建设过程中往往伴随着一系列的工程难题,当在填海区地层中进行浅埋暗挖隧道的修建时出现了地层大变形的问题,如何保障隧道工程的顺利进行和周边环境安全十分重要。进行填海区隧道开挖地层大变形机理的研究具有重要的理论价值和实践意义。本文依托厦门海沧海底隧道陆域段工程进行研究,通过地质调查、现场监控量测、理论分析、数值模拟、模型试验等方法对填海区隧道开挖大变形问题进行系统研究,揭示了填海区浅埋暗挖隧道围岩大变形机理。主要研究内容及结论如下:（1）通过现场监控量测及数据分析,总结了填海区大断面浅埋暗挖隧道地层变形的典型特征,分析了隧道开挖后地层大变形的影响因素,基于随机介质理论推导了填海区富水复合地层暗挖三心圆断面隧道施工引起地表沉降的计算公式,并提出了考虑富水土-岩复合地层及隧道断面几何特征影响的地表沉降主要影响角的修正形式,推导了填海区复合地层由于开挖失水固结沉降产生的地表沉降计算公式。（2）开发了数值模拟建模辅助软件,开展了多种工况下的填海区浅埋暗挖隧道开挖数值模拟。通过对不同工况条件下数值计算结果的对比分析可以发现,围岩应力释放地下水渗流作用是填海区隧道产生大变形的关键因素,考虑地下水渗流作用时围岩最大竖向位移为234.8 mm,比不考虑地下水渗流时增大了约45.2%。拱顶围岩主要的应力释放集中在中导洞上台阶开挖过程中,同时,在此阶段拱顶围岩孔隙水压力几乎完全消散,应力的释放和孔隙水压力的消散引起地层变形加剧,并向上传递至地表引起明显的地表沉降。此外,还分别研究了爆破振动荷载及地表行车动荷载对填海区隧道围岩稳定性的影响,研究发现地表行车动荷载的主要影响范围在地表以下10 m以内,地表行车荷载对地表变形有较大影响,地表沉降大小及沉降槽宽度均有所增加。（3）研制了填海区浅埋暗挖隧道地质力学模型试验复合地层的相似材料,分别确定了填海区回填土层、强风化花岗岩、微风化花岗岩三种相似材料的骨料、胶结材料及调节剂,进行了填海区地层三种相似材料的正交试验研究,分别对三种类型相似材料的物理力学参数进行了敏感性分析,定性分析了各项参数的主要影响因素及其规律,确定了可以模拟填海区杂填土层、强风化花岗岩、微风化花岗岩的相似材料的配比方案。（4）研发了填海区隧道地质力学模型试验系统,还原了填海区隧道双侧壁导坑法动态施工过程,揭示了填海区隧道施工过程围岩应力场、位移场、渗流场的演化规律。各施工阶段中,中导洞上台阶的开挖对拱顶位移和地表沉降影响最大,中导洞下台阶的开挖对地表沉降的影响最小。拱顶的围岩应力状态可以分为匀速释放、急剧释放、基本稳定三个阶段。随着隧道各分断面的开挖,拱顶围岩的孔隙水压力在不同施工阶段呈现出不同程度的阶梯状耗散,中导洞上台阶开挖后洞周孔隙水压力几乎完全消散,拱顶竖向变形的变化速率、围岩应力释放速率和渗压的耗散速率三者之间密切相关。（5）揭示了填海区浅埋暗挖隧道大变形机理,填海区特殊的岩土体性质、水文条件是驱动填海区浅埋暗挖隧道围岩大变形孕育发生的基础条件和根本原因,由于开挖产生的应力释放和地层失水固结则直接造成了填海区浅埋暗挖隧道大变形的形成,爆破施工扰动和地表行车动荷载扰动是造成围岩大变形的次要因素。
肖建宇[6]（2021）在《暴雨工况下弃土场边坡渗流及稳定性分析》文中研究指明弃土场边坡主要由公路、铁路、水利等基础性建设工程产生的不可利用的土石方、建筑垃圾等材料,采用一定的填筑方法形成。弃土场边坡土体具有结构松散、土体构成复杂,渗透系数大等特点,降雨入渗是诱发该类边坡滑坡最为主要的原因之一。本文以云南省镇雄县某大型弃土场为研究对象,基于勘查及试验结果资料,得到研究弃土场各土层物理力学性质参数。利用现场土体染色示踪试验直观反映弃土体粗颗粒、植被根系对渗流的影响,并进行了相关计算分析;根据研究区域降雨资料设定不同的暴雨强度、持时以及类型工况,选取典型弃土场边坡断面,基于专业岩土软件GEO-studio中SEEP/W模块对设定暴雨工况下弃土场边坡渗流进行分析;最后把设定各种暴雨工况下的渗流计算结果导入SLOP/W模块,利用极限平衡中Morgenstern-Price法对各种暴雨工况下边坡稳定性进行分析。研究结论能反映暴雨工况下弃土场边坡渗流的特点及规律,同时也能揭露弃土场边坡渗流与边坡稳定性之间的关系,为弃土场边坡稳定性评价、边坡防渗及加固提供参考。本文研究结论主要有以下几点:（1）弃土场边坡土体中粗颗粒土对降雨入渗效果及入渗深度有重要影响,而弃土场植物根系仅对表层一定深度范围土体有降雨入渗引导作用。（2）暴雨工况下弃土场边坡土体饱和度、体积含水量、孔隙水压力变化最为剧烈的区域位于各级弃土边坡的坡脚,且坡面土体位置越高,这些值的变化幅度越大;同时弃土场边坡土体越接近坡面受降雨影响越大。（3）暴雨历时一定条件下暴雨强度越大,弃土场边坡一定深度范围内土体饱和度、孔隙水压力、渗透系数变化越为剧烈;暴雨强度相同条件下暴雨历时越长,暴雨影响弃土场土体最大深度值越大;暴雨类型不同对边坡土体渗流深度的影响也不一致。（4）暴雨工况下弃土场边坡土体垂直方向渗透力变化特征为:暴雨强度相同条件下随着暴雨持时的增加,渗透力峰值点位置不断下移,暴雨持时越久渗透力峰值点位置越深;暴雨持时一定的条件下,暴雨强度越大,渗透力峰值点下移速度越快,且峰值点出现的深度也越大;两种情况对弃土场边坡深层稳定均不利。（5）暴雨强度相同的条件下随着降雨历时的增加弃土场边坡安全系数呈现出下降的趋势,其中暴雨前期下降速度较慢,暴雨后期下降速度较快;暴雨历时相同的条件下暴雨强度越大弃土场边坡安全系数下降幅度越大,暴雨结束时稳定系数越低。暴雨强度不同、暴雨持时不同以及暴雨前后期降雨条件的不同,造成弃土场边坡整体安全系数不同,临界滑动面的面积及滑动面最大深度也不同。（6）通过计算分析,在设定的各种暴雨工况下弃土场边坡整体稳定性均处于稳定状态。
张榜[7]（2020）在《降雨条件下煤系土边坡失稳机理宏细观研究》文中研究表明煤系土岩质软弱,含炭成分大,遇水极易风化、崩解,结构易破坏而丧失强度,是一种工程性能较差的特殊土体,在降雨条件下这种煤系软岩体极易造成边坡失稳。目前针对煤系土的研究主要是从宏观层面开展的,现有文献未从土体微细观角度对煤系土宏观力学特性的细观机理进行分析与解释,本文以江西省萍乡至莲花高速项目的煤系土边坡为工程背景,采用离散元方法与计算流体动力学方法耦合,从微细观角度分析煤系土边坡在降雨入渗作用下的失稳破坏机理。主要工作内容如下:1.土体细观参数对煤系土宏观力学响应（特性）影响分析。对工程背景项目的煤系土边坡进行现场取样,通过室内三轴试验获得了煤系土的强度参数;从细观角度,采用离散元方法,建立了三轴试验三维数值压缩模型,对不同颗粒的细观参数（如颗粒直径、颗粒切向抗剪刚度、法向抗剪刚度、颗粒摩擦系数、颗粒粘结强度等）、不同颗粒几何形状以及颗粒破碎程度等对土体宏观力学响应的影响规律进行了计算分析。结果发现,颗粒的几何形状对土体抗剪强度影响比较大,颗粒的粘结强度、摩擦系数以及颗粒的刚度对土体抗剪强度影响很大,颗粒发生破碎会导致土体强度降低。2.从细观角度对煤系土剪切带的形成与演化机理进行研究。采用离散单元法,建立了煤系土三轴试验三维数值模型,模拟了煤系土在加载过程中试样的宏观力学响应,分析了颗粒旋转、体积分数、配位数及力链的发展变化规律,从细观角度探讨了煤系土剪切带的形成和演化过程。结果表明,颗粒旋转是剪切带形成的主要原因,在加载受力过程中,剪切带区域的颗粒更容易发生旋转;剪切带土体的孔隙率逐渐增加,颗粒间配位数逐渐降低,相对于剪切带外颗粒间接触更差;同时试样软化与剪切带的形成也密切相关。3.采用DEM-CFD耦合方法,从细观角度对降雨入渗作用下的煤系土边坡失稳机理进行研究。以煤系土室外边坡模型试验为模拟对象,将离散单元法（DEM）与计算流体动力学（CFD）进行耦合,建立了煤系土边坡DEM-CFD耦合的三维数值计算模型,对降雨入渗作用下的煤系土边坡模型失稳破坏过程进行了仿真计算分析。计算结果发现,煤系土边坡失稳破坏的主要模式是雨水冲刷,边坡滑动面预测结果为近似的直线段,这与室外边坡模型试验结果非常接近,说明采用DEM-CFD流固耦合方法分析煤系土边坡失稳机理是可行的,为从细观角度分析边坡稳定性提供了新的思路。
肖玮[8]（2020）在《山区公路沿线弃渣场稳定性及危险性评价方法研究》文中研究指明在大规模公路建设过后,工程建设在山区留下了大量的弃渣场。为了迅速、准确和批量地判断弃渣场的危险性,并提出高危弃渣场的解决方案,从而保障弃渣场周围的建构筑物等人为设施和河流等自然环境的安全,本文首先采用遥感图像识别、无人机拍摄、现场调查等方法,并结合区域地质资料和设计资料进行了弃渣场信息综合解译;然后将解译所取得的影响因素进行多因素多水平组合,开展了室内模型试验和物质点法数值模拟计算,得到了不同情况下的边坡变形破坏特征;依据稳定性分析得到的影响因素影响程度和极限平衡法理论,提出了一种弃渣场危险性评价方法,进行了数值模拟验证,并应用于实际工程。论文的主要研究内容及研究成果如下:（1）将遥感影像、地质和水文条件处理在一个地理坐标系下,对弃渣场的要素、形态和环境进行综合解释,提出了一种弃渣场遥感图像综合解译方法。通过遥感图像的综合解译,获得了弃渣场的要素信息包括含石率、弃渣量、弃渣边坡形态、挡渣坝、截排水沟、底面坡度和弃渣落石情况等。将其作为弃渣场危险性评价的基础数据源。（2）开展了室内弃渣场模拟破坏试验,选择弃渣体的含石率、底面坡度作为主要变量,得到了边坡破坏的动态演化过程、量测点孔隙水压力和点位移的变化规律。结果表明:随着含石率的减少,弃渣体抗剪强度和渗透性的下降,弃渣场稳定性下降明显;对含石率≥50%的土样,底面坡度变化对弃渣场稳定性无影响,对含石率<50%的土样,弃渣场稳定性随底面坡度的增加而减小。（3）基于物质点法建立了弃渣场破坏的多因素多水平动态破坏数值模拟计算模型,获得了含石率、弃渣超量值、挡渣坝完整程度、弃渣场排水条件、底面坡度等因素的对弃渣场稳定性的影响程度。结果表明:弃渣场含石率为第一主要影响因素,弃渣超量值为第二主要影响因素;挡渣坝完整程度、弃渣场排水条件、底面坡度为辅助影响因素,且影响作用依次减弱。数值模拟计算结果与室内试验结果相吻合,证实了数值模拟的有效性和准确性。（4）通过遥感弃渣场识别结果、室内模型试验结果以及数值模拟计算结果对弃渣场稳定性影响因子进行了分析和选择,结合弃渣场环境安全系数,提出了一种弃渣场极限平衡危险性系数P的计算方法,并给出了其取值范围。P<1时,弃渣场稳定,低危险,坡脚位移DS<0.5H（H为弃渣场高度）;1≤P<5时,弃渣场不稳定,中危险,且随着P值上升,危险度上升;P≥5时,弃渣场极为不稳定,高危险,可能形成溃散型破坏。通过数值模拟对弃渣场危险性系数法进行了验证,证明其有效性后推广应用于实际工程弃渣场危险性评价。
张宁[9]（2020）在《数值流形方法在转动、接触和弹塑性计算中的若干改进》文中研究指明数值流形方法（NMM）以切割、覆盖和接触算法为主要特色,是允许连续和非连续分析的计算方法。近30年来,NMM在处理移动边界和高阶近似上取得了巨大成功。针对非线性计算,本文分析了NMM在大转动、摩擦接触和粘聚接触、弹塑性非线性计算中的一些收敛问题和精度问题,推导并给出了相应的解决措施。论文的主要工作和成果如下:（1）修正NMM的转动误差问题。转动误差主要来源于小变形假定和常加速度积分方案。前者不能精确描述刚体转动,导致明显的体积膨胀以及一定应力振荡;而后者存在数值阻尼,导致转动速度降低。转动体积膨胀是最明显的误差。如果每步转角为α,则转动一周后将产生约为2πα的虚假体应变。修正格式利用有限变形理论代替小变形假定,利用Newmark积分代替常加速度积分格式,可以解决上述转动问题。（2）原始NMM的接触算法存在a.接触力未收敛;b.在临界滑动测试中粘聚强度被明显低估的问题。接触力收敛的关键在于摩擦力收敛,原始算法施加的摩擦力存在数值问题,所以只能开闭收敛,而不是接触力收敛。在新格式中,摩擦力是一步准确施加的,收敛性高于原始算法,而且接触状态收敛自然给出接触力收敛。粘聚力问题的需要修正撤去粘聚力的准则。在接触力收敛的前提下,将“滑动接触撤去粘聚力”改为“滑动一定距离后撤去粘聚力”,即可修正粘聚力被低估的问题。（3）磨圆摩尔库伦屈服准则,并将磨圆对应到具体强度特性。Abbo提出的磨圆准则可以避免摩尔库伦准则尖角处的数值问题,但该磨圆并不对应到额外强度特性。选择新的磨圆函数,并将磨圆参数对应到中主应力和抗拉强度两种强度特性,文中推导了一个新的磨圆准则。在少量的磨圆下,新准则可以逼近摩尔库伦准则并消去数值尖点;在标定磨圆参数后,也可以作为反映抗剪、中主应力和抗拉的一般强度准则。（4）编写了弹塑性大变形求解器。原始NMM只针对线弹性和接触计算,无法描述岩土体的塑性变形。新的塑性求解器利用最近点映射算法保证应力回映精度,利用一维搜索算法提高收敛性,可以给出稳定的塑性求解。在此基础上,加入了NMM网格重划分和变量传递过程,实现了NMM塑性大变形求解格式。本文的弹塑性求解器可以用于弹塑性静力分析和简单的塑性大变形计算。（5）提出了一个新的单元——覆盖光滑单元。光滑有限元（SFEM）可以在不改变自由度数量的前提下提高单元精度。借鉴NMM中近似函数定义域独立于材料积分域的思想,可以将光滑有限元中光滑应变的定义域和积分域区分开,从而给出了一个新的光滑单元——覆盖光滑单元。新单元具有和普通三节点单元相同的节点数和积分点数。其刚度介于过软的节点光滑单元和偏硬的边光滑单元之间。该单元在弹塑性计算中没有发现不稳定问题。上述内容能够改善NMM在大转动、接触、弹塑性计算中的精度和收敛性,可供研究和计算分析使用。
马春辉[10]（2020）在《基于离散元的堆石料宏细观参数智能反分析及其工程应用研究》文中研究说明作为重要的工程建筑材料,堆石料是具有高压实性、强透水性、高抗剪强度等工程特性的散粒堆积体材料,已被广泛应用于坝工、堤防、道路、机场、港口以及海洋等工程中。与此同时,随着我国乃至世界范围内水资源开发水平的进一步提升,水利工程建设面临着“四高一深”（高寒、高海拔、高陡边坡、高地震烈度、深厚覆盖层）的全新挑战。作为水利工程中堆石坝、堆石边坡等堆石工程的主要建筑材料,迫切需要更进一步掌握堆石料物理力学特性及其堆石工程安全性态。因此,本文建立了堆石料多个尺度变量间的强非线性关系,通过改进、串联和优化机器学习等智能算法,使反分析计算确定的堆石料力学参数更符合工程实际,并将其应用于堆石料细观变形机理研究与堆石工程实际问题解决中。本文主要研究内容和成果如下:（1）构建了基于结构监测数据的堆石料宏观本构模型参数自适应反分析模型,应用和声搜索与多输出混合核相关向量机等算法,快速、精确地实现了对不同工程、不同监测项目的自适应反分析,进一步提高了材料参数反分析的计算精度与适用性。此外,提出了基于相关向量机与随机有限元的不确定性反分析模型,以量化堆石坝在设计、施工、建设中存在诸多不确定性因素,模型综合考虑了结构数值仿真计算以及算法模型输入-输出间的不确定性,能够对堆石料参数的变异系数进行不确定性反分析计算,使反分析后的随机有限元正算值与沉降值的平均绝对误差为1.930。（2）建立了精细化的堆石料离散元三轴试验模型,以准确反映堆石料的材料特性,并深入分析了离散元细观参数对堆石料变形特性的影响规律和机理。通过总结堆石料细观接触模拟研究进展,构建了基于应力应变曲线的堆石料细观参数标定模型,应用量子遗传算法和支持向量机解决以往堆石料细观参数标定中影响因素多、耗时严重的问题。此外,提出了基于宏观本构模型参数的堆石料细观参数标定模型,使标定后的多围压应力应变曲线误差均小于0.21MPa,进一步拓展了细观参数标定模型的适用性,据此定性、定量地分析了三轴试验中堆石料的细观变形演化过程。（3）提出了基于结构监测数据的堆石料细观参数标定模型,根据堆石坝运行期的实测变形值对堆石料细观接触模型参数进行标定,促使堆石料细观参数值更符合工程实际运行情况。随后,为进一步发挥离散元数值仿真方法在堆石工程结构模拟中的明显理论优势,尝试采用离散元对堆石坝进行数值仿真,并对比分析了堆石坝离散元与有限元仿真的变形、应力计算结果。最后,开发了堆石料宏细观参数反分析平台,将上述多个参数反分析模型集成于平台中,实现堆石料不同尺度参数间的快速、准确转换。（4）在应用上述堆石料参数反分析方法的基础上,建立了工程尺度的堆石边坡离散元模型,以模拟施工、运行、滚石、地震和防护措施等工况下的堆石边坡失稳演变过程,从而解决了堆石边坡的挡墙高度确定问题。其中,为解决地震波在人工边界处发生反射、叠加等问题,建立了离散元的粘性边界,并对比了不同边界下离散元模型的响应情况,后将其应用于堆石边坡地震工况分析中。通过多个工况的分析明确了堆石边坡的失稳过程及影响范围,并建议该堆石边坡的混凝土挡墙加高到11m,为类似堆石工程的防护措施设计方法提供了参考。
二、M-S法在非连续岩土体大变形数值模拟中的应用（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、M-S法在非连续岩土体大变形数值模拟中的应用（论文提纲范文）
（1）基于粗粒化理论的工程尺度DEM-CFD流固耦合模拟方法及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.1.1 选题背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 离散元颗粒粘结模型研究现状 |
| 1.2.2 离散元粗粒化理论研究现状 |
| 1.2.3 岩土体渗透破坏模拟方法研究现状 |
| 1.2.4 工程尺度灾变演化过程模拟方法研究现状 |
| 1.3 当前研究存在的问题 |
| 1.4 论文研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 创新点 |
| 1.4.3 技术路线 |
| 第二章 离散元颗粒粘结模型及模拟技术研究 |
| 2.1 胶结砂岩物理力学性质研究 |
| 2.1.1 白砂岩CT扫描微观结构研究 |
| 2.1.2 白砂岩的基础力学性质研究 |
| 2.2 颗粒离散元及其粘结模型基本原理 |
| 2.2.1 颗粒离散元基本原理 |
| 2.2.2 Hertz-Mindlin with bonding模型 |
| 2.2.3 模型验证与分析 |
| 2.3 修正的颗粒粘结模型开发 |
| 2.3.1 修正的颗粒粘结模型 |
| 2.3.2 修正的粘结模型程序化实现 |
| 2.3.3 修正的粘结模型验证 |
| 2.3.4 不同粘结模型对比分析 |
| 2.4 基于离散元的声发射监测技术开发 |
| 2.4.1 离散元声发射监测原理 |
| 2.4.2 离散元声发射监测技术实现及应用 |
| 2.5 基于DEM-MBD的真三轴伺服加载技术开发 |
| 2.5.1 基于DEM-MBD的真三轴伺服加载原理 |
| 2.5.2 离散元真三轴伺服加载技术实现及应用 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于粗粒化理论的离散元颗粒粘结模型 |
| 3.1 岩石室内试验模拟与颗粒尺寸相关性研究 |
| 3.1.1 岩石单轴压缩破坏与颗粒尺寸相关性 |
| 3.1.2 岩石巴西劈裂破坏与颗粒尺寸相关性 |
| 3.2 粗粒化颗粒粘结模型建立 |
| 3.2.1 粗粒化基本理念 |
| 3.2.2 粗粒化颗粒粘结模型推导 |
| 3.3 粗粒化模型程序化及验证 |
| 3.3.1 粗粒化颗粒粘结模型程序化实现 |
| 3.3.2 颗粒粘结模型粗粒化模型验证 |
| 3.4 粗粒化颗粒粘结模型的案例验证 |
| 3.4.1 参数选取和模型标定 |
| 3.4.2 硐室开挖损伤区模拟验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于粗粒化理论的DEM-CFD流固耦合模拟方法 |
| 4.1 基于EDEM-Fluent的流固耦合原理及验证 |
| 4.1.1 EDEM-Fluent流固耦合原理 |
| 4.1.2 EDEM-Fluent流固耦合准确性验证 |
| 4.2 基于DEM-CFD流固耦合的侵蚀弱化模型 |
| 4.2.1 侵蚀弱化模型理论推导 |
| 4.2.2 侵蚀弱化模型验证 |
| 4.3 粗粒化DEM-CFD流固耦合模型及验证 |
| 4.3.1 粗粒化DEM-CFD流固耦合模型 |
| 4.3.2 粗粒化DEM-CFD流固耦合模型验证 |
| 4.4 基于DEM-CFD流固耦合的粗粒化侵蚀弱化模型及验证 |
| 4.4.1 侵蚀弱化模型的粗粒化推导 |
| 4.4.2 粗粒化侵蚀弱化模型的验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于粗粒化理论的工程尺度突水突泥灾害模拟研究 |
| 5.1 工程背景 |
| 5.1.1 工程概况与地质特征 |
| 5.1.2 突水突泥概况及原因 |
| 5.2 模型建立与模型参数 |
| 5.2.1 颗粒模型的建立 |
| 5.2.2 边界条件及参数设置 |
| 5.3 仿真结果与分析 |
| 5.3.1 隧道开挖围岩位移与损伤规律 |
| 5.3.2 断层渗流侵蚀弱化破坏规律 |
| 5.3.3 突水突泥通道灾变演化规律 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 在读期间参与的科研项目 |
| 在读期间发表的论文 |
| 在读期间申请的专利 |
| 在读期间登记的软件着作权 |
| 在读期间获取的奖励 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩f情况表 |
（2）基于PFEM和Cosserat连续体的岩土工程数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 岩土工程大变形数值模拟方法 |
| 1.2.2 应变局部化数值模拟研究进展 |
| 1.3 研究意义 |
| 1.4 论文创新点 |
| 1.5 论文结构安排 |
| 1.6 技术路线图 |
| 2 粒子有限元法在ABAQUS中的实现 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 软件介绍 |
| 2.2.1 ABAQUS有限元模拟介绍 |
| 2.2.2 ABAQUS二次开发简介 |
| 2.3 PFEM法关键技术在ABAQUS中的实现 |
| 2.3.1 边界识别技术 |
| 2.3.2 网格划分技术 |
| 2.3.3 变量映射技术 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 粒子有限元法在岩土工程中问题的应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 地基承载力问题分析 |
| 3.2.1 计算模型及参数 |
| 3.2.2 地基破坏过程分析 |
| 3.2.3 单元类型影响分析 |
| 3.3 塌落问题分析 |
| 3.3.1 计算模型及参数 |
| 3.3.2 计算结果分析 |
| 3.4 边坡稳定问题分析 |
| 3.4.1 滑坡分类 |
| 3.4.2 强度折减法 |
| 3.4.3 计算模型及参数 |
| 3.4.4 常规有限元法计算结果 |
| 3.4.5 PFEM计算结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 Cosserat-PFEM法的实现及应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 应变软化及岩土体渐进破坏 |
| 4.3 Cosserat连续体基本理论 |
| 4.4 Cosserat-PFEM法在ABAQUS中的实现 |
| 4.4.1 四边形八节点Cosserat单元的应用 |
| 4.4.2 用户自定义单元程序验证 |
| 4.4.3 变量映射技术 |
| 4.5 挡土墙被动土压力问题 |
| 4.5.1 计算模型及参数 |
| 4.5.2 计算结果分析 |
| 4.5.3 参数敏感性分析 |
| 4.6 边坡渐进破坏问题 |
| 4.6.1 计算模型及过程 |
| 4.6.2 计算结果分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 本论文主要工作与结论 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 边界识别接口程序 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（3）非饱和黄土地基渗流及桩-土接触力学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.1.1 黄土的分布 |
| 1.1.2 黄土的湿陷特性 |
| 1.1.3 黄土的渗透特性 |
| 1.1.4 土与结构接触特性 |
| 1.2 选题意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 黄土湿陷机理 |
| 1.3.2 非饱和土基本理论 |
| 1.3.3 岩土的本构模型 |
| 1.3.4 非饱和土的渗流 |
| 1.3.5 土与结构接触力学特性研究 |
| 1.4 研究内容及技术路线 |
| 1.4.1 研究内容及创新点 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 2 研究试样的物理力学特性测试 |
| 2.1 岩土体物理力学指标 |
| 2.2 土-水特征曲线试验 |
| 2.3 湿陷性黄土-混凝土接触面直剪实验 |
| 2.3.1 土样制备及试验设计 |
| 2.3.2 试验结果分析 |
| 2.3.3 接触面双曲线模型 |
| 2.4 接触面剪切破坏型式分析 |
| 2.4.1 计算模型及参数选取 |
| 2.4.2 模型验证 |
| 2.4.3 数值模拟结果分析 |
| 3 非饱和黄土地基渗流及桩-土接触理论分析 |
| 3.1 黄土地基浸水(降雨)入渗时土体含水量的分布 |
| 3.1.1 黄土地基浸水(降雨)入渗研究 |
| 3.1.2 非饱和黄土地基渗流微分方程 |
| 3.1.3 理论计算与数值结果比较 |
| 3.2 桩-土接触负摩阻计算方法 |
| 3.3 湿陷性黄土地基桩-土荷载传递规律研究 |
| 3.3.1 考虑黄土湿陷特性的荷载传递机理分析 |
| 3.3.2 基本方程 |
| 3.3.3 方程的推导 |
| 3.3.4 理论计算与数值结果比较 |
| 4 非饱和黄土地基现场浸水试验 |
| 4.1 湿陷性黄土渗透性特征 |
| 4.1.1 黄土湿陷对其渗透性的影响规律 |
| 4.1.2 黄土水分入渗对湿陷变形的影响 |
| 4.2 湿陷性黄土地区桩基浸水试验 |
| 4.2.1 试验桩布置及试验工况 |
| 4.2.2 桩基现场荷载试验结果分析 |
| 5 非饱和黄土渗流特性数值模拟 |
| 5.1 研究区域降雨特点 |
| 5.2 降雨入渗情况下非饱和黄土地基数值模拟 |
| 5.2.1 基本方程 |
| 5.2.2 模型及初始、边界条件 |
| 5.2.3 计算结果 |
| 5.3 降雨-蒸发作用下非饱和黄土地基数值模拟 |
| 5.3.1 计算理论 |
| 5.3.2 计算模型及参数选择 |
| 5.3.3 计算结果分析 |
| 6 土-结构接触力学特性数值模拟 |
| 6.1 接触面理论 |
| 6.1.1 接触问题的分析原理 |
| 6.1.2 接触问题的数值计算方法 |
| 6.1.3 接触面单元类型 |
| 6.1.4 接触面本构模型 |
| 6.2 黄土地基-桩相互作用数值模拟 |
| 6.2.1 数值模型 |
| 6.2.2 数值分析结果 |
| 6.2.3 数值模拟结果分析 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（4）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 |
（5）填海区浅埋暗挖隧道大变形机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.1.1 选题背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 隧道浅埋暗挖引起地层变形的理论研究 |
| 1.2.2 隧道浅埋暗挖引起地层变形的数值解析研究 |
| 1.2.3 隧道浅埋暗挖引起地层变形的模型试验研究 |
| 1.2.4 填海区隧道工程研究现状 |
| 1.2.5 目前存在的问题 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 1.4 本文技术路线 |
| 1.5 主要创新点 |
| 第二章 填海区浅埋暗挖隧道地层变形的理论分析 |
| 2.1 填海区工程地质特征 |
| 2.1.1 工程概况 |
| 2.1.2 工程地质条件 |
| 2.2 填海区浅埋暗挖隧道开挖地层大变形特征 |
| 2.3 填海区浅埋暗挖隧道地层大变形影响因素 |
| 2.3.1 工程地质条件 |
| 2.3.2 施工条件 |
| 2.4 填海区浅埋暗挖隧道地层变形计算 |
| 2.4.1 随机介质理论 |
| 2.4.2 填海区隧道开挖引起的地表沉降计算 |
| 2.4.3 填海区复合地层主要影响角的修正 |
| 2.4.4 填海区隧道开挖疏水引起的地表沉降计算 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 填海区浅埋暗挖隧道大变形的数值模拟研究 |
| 3.1 数值模拟理论基础 |
| 3.1.1 流-固耦合计算原理 |
| 3.1.2 动力计算原理 |
| 3.2 数值模拟方案 |
| 3.2.1 基本假设 |
| 3.2.2 本构模型的选取 |
| 3.2.3 基于辅助建模软件开发的数值模型建立 |
| 3.2.4 边界条件及施工模拟 |
| 3.3 数值模拟结果分析 |
| 3.3.1 围岩位移场演化特征 |
| 3.3.2 地表沉降分布规律 |
| 3.3.3 围岩应力场演化规律 |
| 3.3.4 围岩渗流场变化特征 |
| 3.4 爆破振动对填海区隧道围岩稳定性的影响 |
| 3.5 车辆荷载对填海区隧道围岩稳定性的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 填海区浅埋暗挖隧道大变形的模型试验研究 |
| 4.1 模型试验相似原理 |
| 4.2 相似材料研制原则 |
| 4.3 相似材料研制试验方案 |
| 4.3.1 原材料的确定 |
| 4.3.2 正交试验设计 |
| 4.3.3 相似材料制作流程 |
| 4.4 相似材料物理力学性质 |
| 4.4.1 相似材料物理力学性质试验 |
| 4.4.2 强风化花岗岩相似材料敏感性分析 |
| 4.4.3 微风化花岗岩相似材料敏感性分析 |
| 4.4.4 杂填土相似材料敏感性分析 |
| 4.4.5 填海区地层相似材料配比选择 |
| 4.5 模型试验系统设计 |
| 4.5.1 试验台架构建 |
| 4.5.2 多元信息监测系统 |
| 4.5.3 动力加载单元 |
| 4.6 地质力学模型试验流程 |
| 4.6.1 相似模型建造 |
| 4.6.2 监测元件布设方案 |
| 4.6.3 开挖流程模拟 |
| 4.7 模型试验结果分析 |
| 4.7.1 地层变形演化规律 |
| 4.7.2 地表沉降演化规律 |
| 4.7.3 围岩应力场演化特征 |
| 4.7.4 渗透压力演化特征 |
| 4.8 地表车辆荷载的影响规律 |
| 4.9 本章小结 |
| 第五章 填海区浅埋暗挖隧道大变形机理分析 |
| 5.1 开挖应力释放对变形的影响 |
| 5.2 地下水作用对变形的影响 |
| 5.3 爆破施工扰动的影响 |
| 5.4 地表行车动荷载的影响 |
| 5.5 填海区隧道大变形演化过程 |
| 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 |
| 在读期间参与的科研项目 |
| 在读期间发表的论文 |
| 在读期间授权的专利 |
| 在读期间授权的软件着作权 |
| 在读期间获得的奖励 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（6）暴雨工况下弃土场边坡渗流及稳定性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 饱和-非饱和渗流研究进展 |
| 1.2.2 降雨条件下边坡稳定性研究现状 |
| 1.2.3 弃土场或排土场边坡稳定性研究现状 |
| 1.3 主要研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 研究技术路线 |
| 第二章 渗流及边坡稳定性分析基本理论 |
| 2.1 渗流基本理论 |
| 2.1.1 饱和-非饱和渗流基本理论 |
| 2.1.2 饱和-非饱和渗流基本微分方程 |
| 2.1.3 定解条件 |
| 2.1.4 非饱和土渗流特性 |
| 2.1.5 降雨入渗基本理论 |
| 2.2 边坡稳定性分析基本理论 |
| 2.2.1 非饱和土体抗剪强度 |
| 2.2.2 降雨入渗条件下边坡稳定性分析 |
| 2.2.3 渗流模拟计算软件 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 弃土场工程概况及土体工程性质分析 |
| 3.1 弃土场工程概况 |
| 3.1.1 区域地理位置 |
| 3.1.2 区域地形地貌 |
| 3.1.3 区域地质构造 |
| 3.1.4 气象及水文地质条件 |
| 3.2 土体工程性质 |
| 3.2.1 土体情况及现场调查 |
| 3.2.2 现场渗透试验 |
| 3.2.3 染色示踪试验 |
| 3.2.4 土体物理力学性质指标 |
| 3.2.5 土体含水量测定 |
| 3.2.6 弃土场区域地应力分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 弃土场边坡渗流分析 |
| 4.1 弃土场数值模型建立 |
| 4.1.1 数值模拟渗流基本过程 |
| 4.1.2 弃土场二维几何模型建立 |
| 4.1.3 分析的基本假定 |
| 4.1.4 土层计算参数设定 |
| 4.1.5 降雨条件设置 |
| 4.1.6 渗流边界及初始条件设置 |
| 4.1.7 渗流场监测点及监测断面设置 |
| 4.1.8 暴雨工况下边坡渗流主要分析内容 |
| 4.2 不同暴雨工况下弃土场边坡渗流分析 |
| 4.2.1 A级暴雨工况下边坡渗流分析 |
| 4.2.2 B级暴雨工况下边坡渗流分析 |
| 4.2.3 C级暴雨工况下边坡渗流分析 |
| 4.2.4 监测断面渗流分析 |
| 4.3 不同暴雨类型工况对弃土场边坡渗流影响 |
| 4.3.1 弃土场边坡特征监测点渗流分析 |
| 4.3.2 弃土场边坡监测断面渗流分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 不同暴雨工况下弃土场边坡稳定性分析 |
| 5.1 不同暴雨持时对边坡稳定的影响 |
| 5.2 不同暴雨强度对边坡稳定的影响 |
| 5.3 不同暴雨类型对弃土场边坡稳定性影响 |
| 5.4 弃土场边坡稳定性评价 |
| 5.4.1 弃土场等级划分 |
| 5.4.2 边坡稳定性评价 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 不足与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 研究生期间取得的成果 |
（7）降雨条件下煤系土边坡失稳机理宏细观研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 煤系土特性及研究现状 |
| 1.2.2 颗粒物理力学特性及研究现状 |
| 1.2.3 离散元法在边坡中应用的研究现状 |
| 1.3 离散元法的发展及应用 |
| 1.4 本文主要研究内容及技术路线 |
| 第二章 煤系土细观参数对土体宏观力学响应影响分析 |
| 2.1 萍莲高速A1标段工程概况 |
| 2.1.1 煤系地层特点 |
| 2.1.2 气候及水文情况 |
| 2.1.3 工程地质情况 |
| 2.2 煤系土细观参数标定 |
| 2.2.1 室内试验 |
| 2.2.2 参数标定 |
| 2.3 颗粒几何形状对土体力学特性影响分析 |
| 2.3.1 模型建立 |
| 2.3.2 颗粒形状对土的宏观力学响应分析 |
| 2.3.3 不同颗粒形状内部接触及密实度分析 |
| 2.3.4 不同形状颗粒旋转分析 |
| 2.3.5 不同形状颗粒阻尼耗散能量分析 |
| 2.4 颗粒的细观参数对土的宏观力学影响 |
| 2.4.1 不同颗粒刚度 |
| 2.4.2 不同颗粒粒径 |
| 2.4.3 不同孔隙率 |
| 2.4.4 不同颗粒摩擦系数 |
| 2.4.5 不同粘结强度 |
| 2.5 颗粒破碎 |
| 2.5.1 模型建立 |
| 2.5.2 模拟结果及分析 |
| 2.5.3 颗粒旋转分析 |
| 2.5.4 不同试样的能量分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 煤系土剪切带演化宏细观分析 |
| 3.1 模型建立 |
| 3.1.1 试验材料及颗粒级配 |
| 3.1.2 建立模型 |
| 3.2 计算结果分析 |
| 3.2.1 煤系土宏观力学特性分析 |
| 3.2.2 煤系土剪切带演化细观分析 |
| 3.2.3 颗粒旋转分析 |
| 3.2.4 力链变化 |
| 3.3 结论 |
| 第4章 降雨条件下煤系土边坡失稳机理宏细观分析 |
| 4.1 CFD-DEM流-固耦合计算基本理论 |
| 4.1.1 煤系土边坡室外模型试验 |
| 4.1.2 流体-颗粒相互作用 |
| 4.1.3 流体-流体相互作用(或者流体运动控制方程) |
| 4.1.4 颗粒运动控制方程 |
| 4.1.5 CFD-DEM耦合流程与程序实现 |
| 4.2 降雨入渗煤系土边坡失稳CFD-DEM耦合数值模拟 |
| 4.2.1 煤系土边坡数值计算模型建立 |
| 4.2.2 煤系土边坡土颗粒移动的宏观分析 |
| 4.2.3 煤系土边坡失稳破坏的细观机理分析 |
| 4.3 降雨条件下边坡失稳的细观参数影响分析 |
| 4.3.1 流体流速对边坡稳定性影响分析 |
| 4.3.2 土体饱和深度对边坡失稳破坏影响分析 |
| 4.3.3 颗粒粒径对边坡失稳破坏的影响分析 |
| 4.3.4 颗粒形状对边坡稳定性影响分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 本文创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究生期间成果 |
（8）山区公路沿线弃渣场稳定性及危险性评价方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 问题的提出和研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 遥感识别及灾害危险性评价研究现状 |
| 1.2.2 数值模拟计算研究现状 |
| 1.2.3 弃渣场稳定性研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 1.4 研究方法及技术路线 |
| 1.4.1 研究方法 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第二章 弃渣场现状调查、资料采集及弃渣力学性能试验 |
| 2.1 弃渣场分类及形态 |
| 2.1.1 弃渣场分类 |
| 2.1.2 弃渣场形态结构 |
| 2.2 弃渣场失稳破坏触发条件和破坏类型 |
| 2.2.1 弃渣场破坏的触发条件 |
| 2.2.2 弃渣场的破坏类型 |
| 2.3 目前公路建设弃渣场存在的风险 |
| 2.4 弃渣场危险性影响因素 |
| 2.5 道翁高速区域地质条件 |
| 2.5.1 地形地貌 |
| 2.5.2 地质构造 |
| 2.5.3 地层岩性 |
| 2.5.4 不良地质现象 |
| 2.5.5 气象、水文地质条件 |
| 2.6 道翁高速弃渣场调查及存在的问题 |
| 2.6.1 弃渣场现状调查和资料采集 |
| 2.6.2 弃渣场存在的问题 |
| 2.7 道翁高速弃渣的物理力学参数试验 |
| 2.7.1 取样 |
| 2.7.2 弃渣物理特性试验 |
| 2.7.3 弃渣力学特性试验 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 遥感识别弃渣场信息采集及解译 |
| 3.1 遥感解译基础和解译方法 |
| 3.1.1 解译基础的信息源 |
| 3.1.2 弃渣场要素遥感解译方法 |
| 3.2 弃渣场要素遥感解译流程 |
| 3.3 典型弃渣场要素遥感解译 |
| 3.3.1 道翁高速典型弃渣场要素解译 |
| 3.3.2 弃渣场典型要素解译方法 |
| 3.3.3 遥感识别后弃渣场处理初步建议 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 弃渣场边坡破坏演化规律的模型试验研究 |
| 4.1 试验目的 |
| 4.2 试验方案及工况设计 |
| 4.2.1 因子选择 |
| 4.2.2 因子水平 |
| 4.2.3 测量参数、测点选择 |
| 4.2.4 试验装置 |
| 4.2.5 试验方案 |
| 4.3 模型试验结果 |
| 4.3.1 底面坡度10.8°降雨诱发边坡破坏试验系列 |
| 4.3.2 底面坡度27.7°降雨诱发边坡破坏试验系列 |
| 4.3.3 底面坡度8.0°降雨及开挖坡脚诱发边坡破坏试验组 |
| 4.4 试验结果分析 |
| 4.4.1 底面坡度及堆积方式对边坡破坏的影响 |
| 4.4.2 不同含石率和不同破坏诱发因素对边坡破坏的影响 |
| 4.4.3 底面坡度和不同含石率对孔隙压力变化的影响 |
| 4.4.4 位移与降雨强度的关系 |
| 4.5 本章小节 |
| 第五章 物质点法对弃渣场数值模拟及结果分析 |
| 5.1 物质点法及求解问题基本步骤 |
| 5.1.1 物质点法 |
| 5.1.2 多孔介质物质点法 |
| 5.1.3 求解问题的基本步骤 |
| 5.2 物质点法求解大变形问题 |
| 5.2.1 更新拉格朗日的弱形式 |
| 5.2.2 材料模型 |
| 5.3 室内试验数值模拟计算及验证 |
| 5.3.1 弃渣试验M11边坡模型建立 |
| 5.3.2 弃渣试验M11-1边坡模拟降雨阶段过程 |
| 5.3.3 弃渣试验M11-2边坡模拟开挖坡脚阶段 |
| 5.4 道翁高速8号弃渣场数值模拟计算及验证 |
| 5.4.1 弃渣场模型建立 |
| 5.4.2 弃渣场实际情况数值模拟计算 |
| 5.5 道翁高速8号弃渣场多因素多水平数值模拟计算 |
| 5.5.1 数值模拟计算方案设计 |
| 5.5.2 含石率对坡脚位移量的影响 |
| 5.5.3 弃渣超量对坡脚位移量的影响 |
| 5.5.4 有无挡渣坝对坡脚位移量的影响 |
| 5.5.5 弃渣场排水条件对坡脚位移量的影响 |
| 5.5.6 底面坡度对坡脚位移量的影响 |
| 5.6 本章小节 |
| 第六章 弃渣场危险性评价模型及评价指标研究 |
| 6.1 弃渣场危险性影响因子 |
| 6.2 弃渣场危险性评价方法 |
| 6.2.1 方法一:G1法结合影响因素叠加法 |
| 6.2.2 方法二:极限平衡危险系数法 |
| 6.3 弃渣场危险系数验证 |
| 6.3.1 G1法结合影响因素叠加法危险系数验证 |
| 6.3.2 极限平衡危险系数法验证 |
| 6.3.3 极限平衡危险性系数法的优势分析 |
| 6.4 道翁高速弃渣场危险性评价应用 |
| 6.5 本章小节 |
| 结论 |
| 结论 |
| 创新点 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 附表一 弃渣场安全稳定性分析评估外业调查表 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（9）数值流形方法在转动、接触和弹塑性计算中的若干改进（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 引言 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 数值流形方法理论的发展 |
| 1.2.2 大变形计算的相关理论 |
| 1.3 研究内容和创新点 |
| 2 数值流形方法基本框架和网格剖分 |
| 2.1 NMM的整体近似格式 |
| 2.1.1 覆盖和权函数 |
| 2.1.2 流形单元 |
| 2.2 NMM的基本方程 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 弱形式的控制方程 |
| 2.3 NMM控制方程的积分 |
| 2.3.1 推导高阶单纯形积分公式 |
| 2.3.2 时步积分 |
| 2.4 接触理论简介 |
| 2.5 编写NMM网格剖分算法 |
| 2.6 小结 |
| 3 转动误差和基于有限变形理论的修正 |
| 3.1 转动误差的表现形式 |
| 3.2 转动体积误差的估计方法 |
| 3.3 转动误差的修正方法 |
| 3.3.1 修正后的静力计算格式 |
| 3.3.2 修正后的动力计算格式 |
| 3.3.3 构型更新和应力更新格式 |
| 3.4 算例和验证 |
| 3.4.1 静力算例:悬臂梁弯曲 |
| 3.4.2 简单自由转动测试 |
| 3.4.3 简单接触算例——落石的模拟 |
| 3.4.4 简单接触算例——能量守恒问题 |
| 3.5 小结 |
| 4 接触收敛问题、新的摩擦弹簧和粘聚力模型 |
| 4.1 理论接触模型和开闭迭代算法中的收敛性问题 |
| 4.1.1 理想的库伦接触模型 |
| 4.1.2 原始开闭迭代的优势和问题 |
| 4.2 新的接触计算格式 |
| 4.2.1 推导线性化公式 |
| 4.2.2 推导摩擦弹簧和其它接触弹簧 |
| 4.2.3 新的接触迭代格式 |
| 4.2.4 接触中的不可恢复变形和接触点更新 |
| 4.2.5 小结 |
| 4.3 简单验证和讨论 |
| 4.3.1 斜坡上的块体 |
| 4.3.2 简单滑动测试 |
| 4.4 接触收敛性比较和讨论 |
| 4.5 DDA和NMM的粘聚力问题 |
| 4.5.1 考虑粘聚力的摩擦弹簧和粘聚力离散 |
| 4.5.2 临界滑动问题中被低估的粘聚强度 |
| 4.5.3 粘聚力问题的解释和修正措施 |
| 4.5.4 粘聚力问题的简单验证 |
| 4.6 算例 |
| 4.6.1 圆弧滑动算例 |
| 4.6.2 简单金字塔算例 |
| 4.7 小结 |
| 5 考虑中主应力和抗拉强度的磨圆摩尔库伦准则 |
| 5.1 摩尔库伦准则 |
| 5.2 考虑中主应力和抗拉强度的磨圆摩尔库仑准则 |
| 5.2.1 磨圆八面体平面 |
| 5.2.2 磨圆切平面 |
| 5.2.3 新准则的表达式 |
| 5.3 用途:消去摩尔库伦准则的数值尖点 |
| 5.4 用途:表征中主应力影响和抗拉强度 |
| 5.4.1 标定粘聚力和内摩擦角 |
| 5.4.2 标定中主应力的影响 |
| 5.4.3 标定抗拉强度 |
| 5.5 凸区间验证 |
| 5.6 模型的应用 |
| 5.6.1 模型标定的例子 |
| 5.6.2 近似摩尔库伦的算例 |
| 5.7 小结 |
| 5.8 本章附录 |
| 6 塑性求解器和塑性大变形计算 |
| 6.1 弹塑性计算简述 |
| 6.1.1 弹塑性计算基本思路 |
| 6.1.2 基于连续模量的经典格式及其存在的问题 |
| 6.2 基于最近点映射和一维搜索的塑性求解器 |
| 6.2.1 最近点映射算法 |
| 6.2.2 控制步长的一维搜索方法 |
| 6.2.3 针对一维搜索算法的验证和测试 |
| 6.2.4 流形单元的单元积分和平衡迭代 |
| 6.3 静力算例和测试 |
| 6.3.1 地基承载力算例 |
| 6.3.2 边坡安全系数算例 |
| 6.4 塑性大变形求解格式 |
| 6.4.1 塑性大变形计算的控制方程 |
| 6.4.2 数学单元修正 |
| 6.4.3 新旧网格变量传递 |
| 6.5 简单的大变形算例 |
| 6.5.1 梁大变形——测试网格重划分导致的精度损失 |
| 6.5.2 砂土滑坡过程模拟 |
| 6.5.3 土体坍塌模拟 |
| 6.6 小结 |
| 7 新的覆盖光滑单元 |
| 7.1 预备知识 |
| 7.2 光滑有限元方法 |
| 7.2.1 光滑域和光滑应变 |
| 7.2.2 常见光滑有限元方法的精度和计算成本 |
| 7.3 新的覆盖光滑单元 |
| 7.4 光滑单元的通用编程格式 |
| 7.4.1 弹塑性分析中的矩阵方程 |
| 7.4.2 边界条件 |
| 7.4.3 关于新单元的小结 |
| 7.5 算例测试 |
| 7.5.1 悬臂梁弯曲测试 |
| 7.5.2 材料不连续的处理 |
| 7.5.3 地基承载力算例 |
| 7.5.4 边坡稳定分析算例 |
| 7.6 小结 |
| 8 结论和展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 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 |
（10）基于离散元的堆石料宏细观参数智能反分析及其工程应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 工程中反分析问题及其适定性研究进展 |
| 1.2.2 堆石料宏观本构模型参数反分析研究进展 |
| 1.2.3 堆石料细观接触模型参数标定研究进展 |
| 1.2.4 工程尺度的离散元方法应用研究进展 |
| 1.2.5 人工智能算法研究进展 |
| 1.3 研究问题的提出 |
| 1.4 研究内容和技术路线 |
| 1.5 主要创新点 |
| 2 基于结构监测数据的堆石料宏观本构模型参数反分析 |
| 2.1 堆石料材料特性 |
| 2.2 堆石料材料的多尺度描述 |
| 2.3 堆石料宏观本构模型参数自适应反分析 |
| 2.3.1 堆石料本构模型 |
| 2.3.2 HS-MMRVM算法基本原理 |
| 2.3.3 堆石料宏观参数自适应反分析模型构建 |
| 2.3.4 堆石料宏观参数自适应反分析模型应用实例 |
| 2.4 堆石料宏观本构模型参数不确定性反分析 |
| 2.4.1 蒙特卡洛随机有限元基本原理 |
| 2.4.2 基于RVM和随机有限元的不确定性反分析模型构建 |
| 2.4.3 不确定性反分析模型应用实例 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于室内三轴试验数据的堆石料细观接触模型参数标定 |
| 3.1 堆石料离散元模拟 |
| 3.1.1 离散元模拟的关键技术 |
| 3.1.2 堆石料细观接触模型 |
| 3.1.3 堆石料离散元三轴试样生成 |
| 3.2 堆石料细观参数对其变形特性影响分析 |
| 3.2.1 堆石料变形特性影响因素分析 |
| 3.2.2 堆石料细观参数的影响机理分析 |
| 3.2.3 堆石料变形特性曲线关联分析 |
| 3.3 单围压下基于应力应变曲线的堆石料细观接触模型参数标定 |
| 3.3.1 QGA-SVM算法基本原理 |
| 3.3.2 基于应力应变曲线的细观参数标定模型构建 |
| 3.3.3 基于应力应变曲线的细观参数标定模型应用实例 |
| 3.4 多围压下基于宏观本构模型参数的堆石料细观接触模型参数标定 |
| 3.4.1 基于宏观参数的细观参数标定模型构建 |
| 3.4.2 基于宏观参数的细观参数标定模型应用实例 |
| 3.5 堆石料三轴试验细观机理分析 |
| 3.5.1 堆石料破裂特性分析 |
| 3.5.2 堆石料细观组构特性的定性与定量分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于结构监测数据的堆石料细观接触模型参数标定 |
| 4.1 基于结构监测数据的细观参数标定模型 |
| 4.1.1 基于结构监测数据的标定模型可行性 |
| 4.1.2 基于结构监测数据的标定模型目标函数 |
| 4.1.3 基于结构监测数据的标定模型构造 |
| 4.2 基于结构监测数据的细观参数标定模型应用实例 |
| 4.2.1 堆石料宏细观数值模型构建 |
| 4.2.2 堆石料细观参数标定结果分析 |
| 4.3 基于细观参数标定的堆石坝离散元数值仿真研究初探 |
| 4.3.1 堆石坝离散元模拟的关键问题及其解决方案 |
| 4.3.2 堆石坝离散元与有限元模拟结果分析 |
| 4.4 堆石料宏细观参数反分析软件开发 |
| 4.4.1 反分析软件结构设计 |
| 4.4.2 反分析软件功能设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于细观参数标定结果的堆石边坡失稳演变过程离散元分析 |
| 5.1 堆石边坡工程案例背景 |
| 5.2 堆石边坡细观接触模型及其参数标定 |
| 5.3 堆石边坡施工工况分析 |
| 5.3.1 施工工况离散元模型构建 |
| 5.3.2 施工工况失稳演变过程分析 |
| 5.4 堆石边坡运行工况分析 |
| 5.4.1 运行工况离散元模型构建 |
| 5.4.2 运行工况失稳演变过程分析 |
| 5.5 堆石边坡滚石工况分析 |
| 5.5.1 滚石工况离散元模型构建 |
| 5.5.2 滚石工况运动分析 |
| 5.6 堆石边坡地震工况分析 |
| 5.6.1 离散元粘性边界基本原理及其构建 |
| 5.6.2 不同边界条件下的离散元模型动力响应分析 |
| 5.6.3 堆石边坡工程地震时程分析 |
| 5.7 堆石边坡工程措施实施效果分析 |
| 5.7.1 工程措施的离散元模型构建 |
| 5.7.2 不同混凝土挡墙高度下运行工况分析 |
| 5.7.3 不同混凝土挡墙高度下滚石工况分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
四、M-S法在非连续岩土体大变形数值模拟中的应用（论文参考文献）
- [1]基于粗粒化理论的工程尺度DEM-CFD流固耦合模拟方法及应用[D]. 商成顺. 山东大学, 2021(12)
- [2]基于PFEM和Cosserat连续体的岩土工程数值模拟[D]. 崔家铭. 大连理工大学, 2021(01)
- [3]非饱和黄土地基渗流及桩-土接触力学特性研究[D]. 孙文. 兰州交通大学, 2021(01)
- [4]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)
- [5]填海区浅埋暗挖隧道大变形机理研究[D]. 公惠民. 山东大学, 2021(12)
- [6]暴雨工况下弃土场边坡渗流及稳定性分析[D]. 肖建宇. 昆明理工大学, 2021(01)
- [7]降雨条件下煤系土边坡失稳机理宏细观研究[D]. 张榜. 南昌工程学院, 2020(06)
- [8]山区公路沿线弃渣场稳定性及危险性评价方法研究[D]. 肖玮. 长安大学, 2020(06)
- [9]数值流形方法在转动、接触和弹塑性计算中的若干改进[D]. 张宁. 北京交通大学, 2020(06)
- [10]基于离散元的堆石料宏细观参数智能反分析及其工程应用研究[D]. 马春辉. 西安理工大学, 2020