岩体水力劈裂的扩展有限单元法研究PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 水力劈裂的研究进展 2

1.2.1 水力劈裂的实验研究 2

1.2.2 水力劈裂的理论研究 3

1.2.3 水力劈裂的数值模拟研究 3

1.3 扩展有限单元法的研究进展 5

1.3.1 裂纹面接触条件的施加 5

1.3.2 裂纹附近精度的提高 6

1.3.3 多裂纹分析 7

1.4 本书的主要研究成果 7

第2章 摩擦接触问题的扩展有限单元法 10

2.1 引言 10

2.2 摩擦接触问题的描述 11

2.2.1 控制方程 11

2.2.2 小变形下的接触问题 12

2.2.3 增广型Lagrange乘子法求解接触问题 13

2.3 扩展有限单元法的基本原理 15

2.3.1 单位分解法 15

2.3.2 水平集法 16

2.3.3 位移模式 17

2.3.4 支配方程 18

2.3.5 加强函数的偏导数计算 20

2.4 积分方案 22

2.5 应力强度因子的计算 23

2.6 数值算例 25

2.6.1 含中心水平裂纹的无限大板 25

2.6.2 含水平贯穿裂纹的板 28

2.6.3 含倾斜的贯穿裂纹板 30

2.7 本章小结 32

第3章 多裂纹扩展的扩展有限单元法 33

3.1 引言 33

3.2 多裂纹问题的描述 34

3.2.1 控制方程 34

3.2.2 多裂纹体的扩展有限单元法 35

3.2.3 支配方程 37

3.3 积分方案 38

3.4 多裂纹的扩展准则 38

3.4.1 应力强度因子的计算 38

3.4.2 扩展准则 39

3.4.3 裂纹汇合准则 39

3.5 数值算例 40

3.5.1 有限大板中的交叉裂纹 40

3.5.2 裂纹扩展中的交叉问题 42

3.5.3 压力作用下的双裂纹扩展 44

3.5.4 受压裂纹扩展 50

3.6 本章小结 52

第4章 非耦合模型的水力劈裂分析 53

4.1 引言 53

4.2 水力劈裂控制方程 54

4.3 扩展有限单元法的位移逼近 55

4.4 支配方程 56

4.5 裂纹扩展准则 56

4.5.1 应力强度因子的计算 56

4.5.2 断裂准则 57

4.6 扩展有限单元法实施流程 57

4.7 数值验证 59

4.7.1 边裂纹板 59

4.7.2 无限大板中的水力裂纹 60

4.8 数值算例 62

4.8.1 水力裂纹对自然裂纹的影响 62

4.8.2 自然裂纹对水力裂纹扩展路径的影响 67

4.9 本章小结 74

第5章 耦合模型的水力劈裂分析 75

5.1 引言 75

5.2 水力劈裂的耦合方程 76

5.2.1 控制方程 76

5.2.2 流动方程 77

5.3 位移场的扩展有限单元法逼近 78

5.4 流体流动和岩体变形的耦合方程的求解 80

5.5 裂纹扩展准则 81

5.5.1 应力强度因子的计算 81

5.5.2 断裂准则 81

5.6 水力劈裂数值模拟流程 81

5.7 数值验证 83

5.8 数值算例 85

5.8.1 单裂纹的水力劈裂 85

5.8.2 含有水力裂纹和自然裂纹的岩体 91

5.8.3 中心倾斜水力裂纹的扩展 98

5.9 本章小结 100

第6章 岩体水力劈裂的实例研究 102

6.1 引言 102

6.2 蟠龙抽水蓄能电站地下隧洞水力劈裂分析 102

6.2.1 隧洞稳定性分析 104

6.2.2 隧洞的水力劈裂分析 105

6.3 本章小结 107

参考文献 108