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深部工程物理模拟与数值模拟
作者：张强勇 等 著
出版社：科学出版社
出版时间：2022-10-01
ISBN：9787030730039
定价：¥180.00
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内容简介
《深部工程物理模拟与数值模拟》通过物理模拟和数值模拟方法系统研究了深部工程围岩非线性变形特性与强度破坏机制；研制发明了复杂环境深部工程大型真三维物理模拟系统和模型试验微型TBM开挖掘进系统；建立了深部隧洞围岩-支护结构协同承载力学模型和基于突变理论的围岩失稳能量判据；提出了深部隧洞围岩-支护结构协同承载数值分析方法、围岩稳定非线性强度折减数值分析方法和洞室劈裂破坏数值分析方法及深部储层钻井垮塌破坏非连续数值分析方法，并开发了相应的计算程序；通过物理模拟和数值模拟揭示了高边墙洞室劈裂破坏机理和深埋油藏溶洞与储层钻井的垮塌破坏规律；构建了深部工程物理模拟与数值模拟的理论方法体系。
作者简介
暂缺《深部工程物理模拟与数值模拟》作者简介
目录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 地下工程物理模拟研究现状 2
1.2.2 地下工程数值模拟研究现状 3
1.3 本书主要研究内容 5
参考文献 6
第2章 大型真三维物理模拟系统与模型试验微型TBM开挖掘进系统研制 12
2.1 模型试验系统设计理念与研制方法 12
2.2 模型试验系统工作原理与技术特性 18
2.3 模型试验微型TBM开挖掘进系统研制 21
2.4 本章小结 25
参考文献 26
第3章 深部隧洞围岩-支护结构协同承载数值模拟与物理模拟 28
3.1 深部岩石非线性变形与强度特性 28
3.1.1 深部岩石物理力学试验 28
3.1.2 深部岩石非线性变形破坏特性 31
3.1.3 深部围岩非线性强度准则 43
3.2 深部隧洞围岩-支护结构协同承载力学模型 47
3.2.1 岩石-混凝土接触力学试验 48
3.2.2 岩石-混凝土接触非线性模型 59
3.2.3 围岩-支护结构协同承载力学模型 68
3.3 深部隧洞围岩-支护结构协同承载数值模拟 71
3.3.1 协同承载数值分析方法 72
3.3.2 协同承载数值仿真模拟 81
3.3.3 协同承载多因素敏感性分析 94
3.4 深部隧洞围岩-支护结构协同承载真三维物理模拟 107
3.4.1 协同承载物理模拟相似材料 107
3.4.2 协同承载物理模拟过程 113
3.4.3 协同承载物理模拟结果分析 120
3.4.4 协同承载物理模拟与数值模拟对比 134
3.5 本章小结 137
参考文献 138
第4章 深部引水隧洞施工开挖与支护流固耦合物理模拟 140
4.1 流固耦合相似准则 140
4.2 新型流固耦合相似材料研制 142
4.2.1 原材料选取 142
4.2.2 正交试验设计与力学参数测试 143
4.2.3 模型材料力学参数统计回归分析 149
4.3 深部隧洞流固耦合真三维物理模型试验系统研制 155
4.4 大埋深引水隧洞流固耦合真三维物理模拟 160
4.4.1 流固耦合物理模拟方案 160
4.4.2 流固耦合模型试验开挖与支护 161
4.4.3 流固耦合物理模拟结果分析 167
4.5 本章小结 180
参考文献 181
第5章 深部高边墙洞室劈裂破坏物理模拟与数值模拟 183
5.1 劈裂破坏真三维物理模拟 186
5.1.1 劈裂破坏物理模拟概况 186
5.1.2 劈裂破坏试验模型制作与开挖测试 186
5.1.3 劈裂破坏物理模拟结果分析 192
5.1.4 劈裂破坏向分区破裂转化 197
5.2 劈裂破坏锚固支护真三维物理模拟 200
5.2.1 劈裂破坏锚固支护方案 200
5.2.2 劈裂破坏锚固物理模拟结果分析 203
5.3 高边墙洞室劈裂破坏数值模拟 207
5.3.1 劈裂破坏弹塑性损伤本构模型 208
5.3.2 劈裂破坏能量损伤准则 209
5.3.3 劈裂破坏数值模拟结果分析 211
5.4 本章小结 215
参考文献 215
第6章 高放废物深埋地质处置地下实验室物理模拟与数值模拟 218
6.1 地下实验室原岩物理力学参数试验 219
6.1.1 工程概况 219
6.1.2 现场取样与试件制备 220
6.1.3 原岩物理力学参数测试 221
6.2 地下实验室施工开挖真三维物理模拟 222
6.2.1 地下实验室物理模拟方案 222
6.2.2 地下实验室物理模拟相似材料 224
6.2.3 地下实验室物理模拟方法 226
6.2.4 地下实验室物理模拟结果分析 233
6.2.5 地下实验室物理模拟研究结论 260
6.3 地下实验室围岩稳定非线性强度折减数值分析 261
6.3.1 基于突变理论的围岩失稳能量判据 261
6.3.2 改进非线性强度折减分析方法 266
6.3.3 非线性强度折减数值模拟结果分析 271
6.4 本章小结 277
参考文献 278
第7章 大埋深油藏溶洞垮塌破坏数值模拟与物理模拟 280
7.1 不同期次构造应力作用下油藏溶洞垮塌破坏数值模拟 281
7.1.1 数值模型与计算参数 282
7.1.2 溶洞垮塌破坏演化规律 283
7.2 不同充填状态下油藏溶洞垮塌破坏数值模拟 283
7.2.1 数值计算模型 284
7.2.2 不同充填状态圆形溶洞垮塌破坏规律 285
7.2.3 不同充填状态矩形溶洞垮塌破坏规律 288
7.3 缝洞型油藏溶洞垮塌破坏数值模拟 290
7.4 缝洞型油藏溶洞垮塌破坏真三维物理模拟 292
7.4.1 溶洞垮塌物理模拟相似材料 292
7.4.2 溶洞垮塌物理模拟方案 292
7.4.3 溶洞垮塌物理模拟结果分析 293
7.4.4 溶洞垮塌物理模拟与数值模拟对比 299
7.5 本章小结 300
参考文献 301
第8章 深部各向异性储层钻井垮塌破坏非连续数值模拟 303
8.1 显式表征各向异性岩石微观结构的离散元模型 304
8.1.1 基本接触模型 305
8.1.2 基于微观结构的各向异性岩石离散元模型 307
8.2 各向异性储层岩石受压破坏规律 310
8.2.1 各向异性岩石离散元模型 310
8.2.2 参数敏感性分析与模型校准及验证 312
8.2.3 颗粒离散元模拟结果与分析 324
8.3 深部各向异性储层钻井垮塌破坏机理研究 329
8.3.1 模型的建立、参数校准与验证 329
8.3.2 各向同性储层钻井垮塌破坏规律 334
8.3.3 各向异性储层钻井垮塌破坏规律 337
8.4 本章小结 341
参考文献 342
前言
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 地下工程物理模拟研究现状 2
1.2.2 地下工程数值模拟研究现状 3
1.3 本书主要研究内容 5
参考文献 6
第2章 大型真三维物理模拟系统与模型试验微型TBM开挖掘进系统研制 12
2.1 模型试验系统设计理念与研制方法 12
2.2 模型试验系统工作原理与技术特性 18
2.3 模型试验微型TBM开挖掘进系统研制 21
2.4 本章小结 25
参考文献 26
第3章 深部隧洞围岩-支护结构协同承载数值模拟与物理模拟 28
3.1 深部岩石非线性变形与强度特性 28
3.1.1 深部岩石物理力学试验 28
3.1.2 深部岩石非线性变形破坏特性 31
3.1.3 深部围岩非线性强度准则 43
3.2 深部隧洞围岩-支护结构协同承载力学模型 47
3.2.1 岩石-混凝土接触力学试验 48
3.2.2 岩石-混凝土接触非线性模型 59
3.2.3 围岩-支护结构协同承载力学模型 68
3.3 深部隧洞围岩-支护结构协同承载数值模拟 71
3.3.1 协同承载数值分析方法 72
3.3.2 协同承载数值仿真模拟 81
3.3.3 协同承载多因素敏感性分析 94
3.4 深部隧洞围岩-支护结构协同承载真三维物理模拟 107
3.4.1 协同承载物理模拟相似材料 107
3.4.2 协同承载物理模拟过程 113
3.4.3 协同承载物理模拟结果分析 120
3.4.4 协同承载物理模拟与数值模拟对比 134
3.5 本章小结 137
参考文献 138
第4章 深部引水隧洞施工开挖与支护流固耦合物理模拟 140
4.1 流固耦合相似准则 140
4.2 新型流固耦合相似材料研制 142
4.2.1 原材料选取 142
4.2.2 正交试验设计与力学参数测试 143
4.2.3 模型材料力学参数统计回归分析 149
4.3 深部隧洞流固耦合真三维物理模型试验系统研制 155
4.4 大埋深引水隧洞流固耦合真三维物理模拟 160
4.4.1 流固耦合物理模拟方案 160
4.4.2 流固耦合模型试验开挖与支护 161
4.4.3 流固耦合物理模拟结果分析 167
4.5 本章小结 180
参考文献 181
第5章 深部高边墙洞室劈裂破坏物理模拟与数值模拟 183
5.1 劈裂破坏真三维物理模拟 186
5.1.1 劈裂破坏物理模拟概况 186
5.1.2 劈裂破坏试验模型制作与开挖测试 186
5.1.3 劈裂破坏物理模拟结果分析 192
5.1.4 劈裂破坏向分区破裂转化 197
5.2 劈裂破坏锚固支护真三维物理模拟 200
5.2.1 劈裂破坏锚固支护方案 200
5.2.2 劈裂破坏锚固物理模拟结果分析 203
5.3 高边墙洞室劈裂破坏数值模拟 207
5.3.1 劈裂破坏弹塑性损伤本构模型 208
5.3.2 劈裂破坏能量损伤准则 209
5.3.3 劈裂破坏数值模拟结果分析 211
5.4 本章小结 215
参考文献 215
第6章 高放废物深埋地质处置地下实验室物理模拟与数值模拟 218
6.1 地下实验室原岩物理力学参数试验 219
6.1.1 工程概况 219
6.1.2 现场取样与试件制备 220
6.1.3 原岩物理力学参数测试 221
6.2 地下实验室施工开挖真三维物理模拟 222
6.2.1 地下实验室物理模拟方案 222
6.2.2 地下实验室物理模拟相似材料 224
6.2.3 地下实验室物理模拟方法 226
6.2.4 地下实验室物理模拟结果分析 233
6.2.5 地下实验室物理模拟研究结论 260
6.3 地下实验室围岩稳定非线性强度折减数值分析 261
6.3.1 基于突变理论的围岩失稳能量判据 261
6.3.2 改进非线性强度折减分析方法 266
6.3.3 非线性强度折减数值模拟结果分析 271
6.4 本章小结 277
参考文献 278
第7章 大埋深油藏溶洞垮塌破坏数值模拟与物理模拟 280
7.1 不同期次构造应力作用下油藏溶洞垮塌破坏数值模拟 281
7.1.1 数值模型与计算参数 282
7.1.2 溶洞垮塌破坏演化规律 283
7.2 不同充填状态下油藏溶洞垮塌破坏数值模拟 283
7.2.1 数值计算模型 284
7.2.2 不同充填状态圆形溶洞垮塌破坏规律 285
7.2.3 不同充填状态矩形溶洞垮塌破坏规律 288
7.3 缝洞型油藏溶洞垮塌破坏数值模拟 290
7.4 缝洞型油藏溶洞垮塌破坏真三维物理模拟 292
7.4.1 溶洞垮塌物理模拟相似材料 292
7.4.2 溶洞垮塌物理模拟方案 292
7.4.3 溶洞垮塌物理模拟结果分析 293
7.4.4 溶洞垮塌物理模拟与数值模拟对比 299
7.5 本章小结 300
参考文献 301
第8章 深部各向异性储层钻井垮塌破坏非连续数值模拟 303
8.1 显式表征各向异性岩石微观结构的离散元模型 304
8.1.1 基本接触模型 305
8.1.2 基于微观结构的各向异性岩石离散元模型 307
8.2 各向异性储层岩石受压破坏规律 310
8.2.1 各向异性岩石离散元模型 310
8.2.2 参数敏感性分析与模型校准及验证 312
8.2.3 颗粒离散元模拟结果与分析 324
8.3 深部各向异性储层钻井垮塌破坏机理研究 329
8.3.1 模型的建立、参数校准与验证 329
8.3.2 各向同性储层钻井垮塌破坏规律 334
8.3.3 各向异性储层钻井垮塌破坏规律 337
8.4 本章小结 341
参考文献 342
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