大型地下洞室群地震响应与结构面控制型围岩稳定研究PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 选题背景和研究意义 1

1.1.1 地下工程的现状 1

1.1.2 地震灾害概况 2

1.1.3 问题的提出 3

1.2 主要科学问题及国内外研究进展 4

1.2.1 地下洞室群地震响应分析的研究方法 8

1.2.2 大型复杂结构动力分析高效计算的实现途径 11

1.2.3 地下洞室群围岩稳定分析方法 13

1.2.4 地震作用下洞室群围岩稳定判据研究 14

1.3 本书的研究内容与技术路线 15

第2章 三维弹性有限元动力计算平台的开发 18

2.1 概述 18

2.2 系统运动方程 18

2.2.1 动力平衡方程 18

2.2.2 单元刚度矩阵 19

2.2.3 单元质量矩阵 19

2.2.4 单元阻尼矩阵 20

2.3 人工边界条件 20

2.3.1 基本概念与分类 20

2.3.2 黏弹性人工边界原理 21

2.3.3 等效黏弹性边界单元与设置方法 22

2.4 地震荷载的输入 25

2.4.1 动力分析问题的分类 25

2.4.2 人工边界的波场分解 25

2.4.3 内行波场的计算 26

2.4.4 输入地震荷载的求解 28

2.5 运动方程的求解 31

2.6 算例验证 33

2.6.1 内源荷载输入 33

2.6.2 外源荷载输入 36

2.7 结构地震响应分析时的若干问题 37

2.7.1 地震波的选取 37

2.7.2 动力计算对模型网格尺寸的要求 38

2.7.3 强震监测数据的滤波和基线校正 38

2.7.4 地下洞室地震响应时输入地震波的折减 39

2.7.5 近场实测强震数据的方向变换 40

2.8 本章小结 46

第3章 地下洞室三维弹塑性损伤动力有限元分析 48

3.1 概述 48

3.2 地震荷载作用下岩体的动态响应特性 48

3.2.1 岩体在动力荷载作用下的响应特性 48

3.2.2 地震荷载作用下地下洞室的应变率分布规律 53

3.2.3 洞室地震响应分析时岩体物理力学参数的取值 59

3.2.4 本节小结 62

3.3 三维弹塑性损伤动力有限元分析 63

3.3.1 屈服准则与塑性本构关系 63

3.3.2 岩石损伤破坏的本构方程 69

3.3.3 动力弹塑性损伤有限元迭代方法 72

3.3.4 动力分析计算基本过程 76

3.4 实例分析 78

3.4.1 工程概况 78

3.4.2 震后实地震损调查 79

3.4.3 实测强震数据分析 86

3.4.4 地下洞室地震响应分析 87

3.4.5 本节小结 104

第4章 大型地下洞室群地震响应的多尺度优化分析方法 106

4.1 概述 106

4.2 结构动力分析中实测强震加速度时域选取的优化算法 106

4.2.1 问题描述 106

4.2.2 基本思路 108

4.2.3 实测强震加速度数据能量的时域表示 108

4.2.4 瞬时能量下限值的确定 113

4.2.5 时域优化过程中的若干问题处理 115

4.2.6 优化算法的有效性验证 116

4.2.7 优化算法的可靠性验证 119

4.2.8 优化算法的实质 135

4.2.9 结论和讨论 135

4.3 大型地下洞室群地震响应分析的动力子模型法 137

4.3.1 问题描述 137

4.3.2 基本思路 137

4.3.3 基于幅值折减的地震波动场计算 139

4.3.4 动力子模型法的实现 141

4.3.5 算例验证 143

4.3.6 动态子结构法及其与动力子模型法的区别 149

4.3.7 结论和讨论 151

4.4 地下洞室地震响应计算的结构模型合理截取范围确定方法 152

4.4.1 问题描述 152

4.4.2 基本方法 153

4.4.3 计算工况和参数设置 154

4.4.4 结构计算模型的合理截取范围分析 154

4.4.5 结论和讨论 156

4.5 本章小结 157

第5章 地下洞室群结构面控制型围岩破坏的有限元分析 158

5.1 概述 158

5.2 基于单元重构的岩土工程复杂地质断层建模方法 160

5.2.1 问题描述 160

5.2.2 基本思路 161

5.2.3 基于单元重构技术的结构面建模 162

5.2.4 岩土工程中的复杂地质断层建模实例 169

5.2.5 含地质断层的重构模型计算分析 171

5.2.6 讨论 176

5.2.7 结论 177

5.3 基于薄层单元的地下洞室断层结构计算分析 178

5.3.1 基于形函数通用格式的多种形态单元计算 178

5.3.2 考虑复合强度准则的地质断层结构计算 188

5.3.3 实例分析 189

5.4 大型地下洞室群三维复杂块体系统的搜索和稳定分析 202

5.4.1 基于有限元网格的块体识别方法 202

5.4.2 算例验证 209

5.4.3 工程应用 217

5.4.4 结论 227

5.5 考虑结构面层面应力作用的块体稳定分析 228

5.5.1 概述 228

5.5.2 考虑结构面层面应力作用的块体稳定计算 228

5.5.3 实例分析 231

5.5.4 讨论 234

第6章 地震作用下地下洞室群围岩稳定的安全评判方法 235

6.1 概述 235

6.2 基于弹塑性损伤动力有限元的围岩稳定地震响应松动判据 235

6.2.1 基本思路 235

6.2.2 围岩松动的评判标准 236

6.2.3 工程实例分析 239

6.3 基于地震响应波动解法的地下洞室群围岩稳定性评判 241

6.3.1 基本理论 241

6.3.2 地震作用下地下洞室群的整体稳定性评判 243

6.3.3 地震作用下地下洞室群围岩局部稳定分析 253

第7章 结论与展望 257

7.1 结论 257

7.2 展望 259

参考文献 262

攻博期间发表的论文及科研成果目录 285

致谢 290