上册 1
第1章 隧道工程与ABAQUS分析 1
1.1隧道的基本概念及工程概述 1
1.2隧道的种类及其作用 2
1.2.1交通隧道 2
1.2.2水工隧道 3
1.2.3市政隧道 3
1.2.4矿山隧道 4
1.3隧道及地下工程的有限元分析 4
1.4 ABAQUS基础知识简介 5
1.4.1 ABAQUS各模块简介 6
1.4.2 ABAQUS分析过程 7
1.4.3 ABAQUS/CAE简介 8
1.4.4 ABAQUS输入文件简介 12
1.4.5 ABAQUS帮助文档 16
1.4.6 ABAQUS模型导入导出功能 17
1.5本章小结 20
第2章 隧道的围岩分级及其计算模型 21
2.1隧道围岩分级及其应用 21
2.1.1以岩石强度或岩石的物性指标为代表的分级方法 22
2.1.2以岩体构造、岩性特征为代表的分级方法 24
2.1.3与地质勘探手段相联系的分级方法 25
2.1.4以多种因素进行组合的分级方法 26
2.1.5以工程对象为代表的分级法 27
2.1.6我国现行铁路隧道围岩分级 27
2.2计算模型 30
2.2.1常用的设计模型 30
2.2.2载荷-结构计算模型 32
2.2.3地层-结构计算模型 33
2.2.4 ABAQUS在隧道计算模型中的应用 33
2.3本章小结 52
第3章ABAQUS在隧道中的应用——施工工法优化 53
3.1概述 53
3.2新奥法 54
3.2.1隧道施工应遵循的基本原则 54
3.2.2新奥法的分类及施工工序 55
3.2.3开挖方法 55
3.3 ABAQUS的数值模拟方法 60
3.4隧道施工工法优化研究 60
3.4.1 Ⅴ级围岩 61
3.4.2Ⅳ级围岩 68
3.4.3 Ⅲ级围岩 74
3.4.4 Ⅱ级围岩 81
3.5本章小结 86
第4章 隧道盾构施工方法及其应用 87
4.1盾构施工方法简介 87
4.2盾构隧道施工过程的有限元模拟方法 89
4.2.1盾构法隧道的施工过程 89
4.2.2盾构隧道施工过程的模拟方法 90
4.3反映施工质量的等代层模型 90
4.4盾构法施工的非线性有限元模型 91
4.4.1材料性态的模拟 91
4.4.2有限元控制方程 92
4.5工程概述及有限元模型的建立 94
4.5.1工程概况 94
4.5.2计算参数 97
4.5.3初始条件和边界条件的定义 98
4.6施工过程描述 99
4.7计算结果分析 107
4.7.1掘进过程中围岩稳定性分析 113
4.7.2不同施工质量下围岩稳定性分析 118
4.8本章小结 124
第5章 分岔隧道稳定性分析 126
5.1分岔式隧道简介 126
5.2 ABAQUS的模拟方法 128
5.2.1地应力平衡 128
5.2.2喷锚支护 129
5.2.3多步骤开挖 132
5.3大拱段稳定性计算 133
5.3.1大拱段平面计算 133
5.3.2大拱段三维计算 151
5.3.3大拱段结果分析 159
5.4连拱段 159
5.4.1连拱段平面计算 160
5.4.2连拱段三维计算 175
5.4.3连拱段小结 196
5.5小间距拱段 197
5.5.1小间距拱段平面计算 197
5.5.2小间距拱段三维计算 209
5.5.3小间距段小结 226
5.6本章小结 227
第6章 地下工程渗流场和应力场耦合分析 228
6.1岩土介质渗流-应力耦合理论 228
6.1.1渗流-应力相互耦合的力学机理 228
6.1.2多孔介质中流体渗流规律 229
6.1.3孔隙介质的有效应力原理 232
6.1.4应力平衡方程和渗流连续方程 232
6.1.5有限元离散 234
6.2岩土介质渗透性演化模型 235
6.2.1渗透系数与孔隙度的关系 235
6.2.2渗透系数与应力之间的关系 235
6.2.3渗透系数与应变之间的关系 236
6.2.4渗透系数与损伤之间的关系 238
6.3 ABAQUS渗流-应力耦合相关命令介绍 240
6.3.1 ABAQUS渗流和变形的耦合分析 240
6.3.2相关命令介绍 242
6.4低渗透介质非排水卸载数值仿真分析 247
6.4.1模型描述 247
6.4.2总应力分析法 249
6.4.3有效应力分析法 254
6.5地下洞室开挖过程模拟 261
6.5.1模型描述 262
6.5.2施工过程描述 270
6.5.3计算结果分析 271
6.6油气储层注采过程模拟 275
6.6.1模型描述 276
6.6.2计算过程描述 279
6.6.3计算结果分析 282
6.7隧道围岩开挖扰动区数值模拟 285
6.7.1岩体渗透系数与塑性损伤之间的关系 285
6.7.2模型描述 287
6.7.3计算结果分析 293
6.8本章小结 300