一、ON USING DEM FOR SIMULATING RESPONSE OF JOINTED ROCK TO UNDERGROUND EXPLOSION（论文文献综述）
谭因军[1]（2019）在《新建隧道应用铣挖法与钻爆法近接高铁线路施工技术研究》文中指出钻爆法是隧道及地下工程领域中常用的开挖方法,在施工难度较大的隧道近接施工中,控制爆破也是常用的开挖方法。近年来,随着新建结构与既有结构之间净距不断缩小,控制要求和技术标准不断提高,近接施工难度不断提升,为了实现安全施工和保护既有建（构）筑物的目的,可采用铣挖法替代钻爆法施工或铣挖法与钻爆法相结合的开挖方法,发挥铣挖法的优势,减弱对围岩和邻近既有建（构）筑物的扰动。采用铣挖法施工时,铣挖机的吃刀深度、截割厚度和截割方式严重影响着掘进效率;采用爆破施工时,爆破振动会对既有结构产生显着不利影响,掌握爆破振动的传播规律及既有结构动力响应特性,对进行安全爆破和设置减振措施具有重要意义;铣挖法与钻爆法结合施工,确定其合理适用性和作业条件,对保证施工安全和提高施工效率是十分重要的。本文依托浦梅铁路岐山隧道工程建设,综合运用资料调研、数值模拟和现场测试等研究方法,针对工程问题开展研究。主要研究内容及成果如下:（1）基于颗粒流离散元方法,通过PFC3D软件建立铣挖头破岩模型开展进行数值模拟研究。通过对铣挖头不同吃刀深度、截割厚度及截割方式开展深入全面的科学研究,探明不同工况下铣挖头的破岩效果、受力状态及铣挖机运行状况,得到铣挖法的合理适应岩性以及最优吃刀深度、截割厚度及截割方式,提出铣挖法施工关键参数。（2）通过有限元软件ANSYS/LS-DYNA,对新建隧道近接高铁隧道爆破施工技术及既有结构受迫振动进行模拟分析,确定近接爆破施工合理循环进尺,探明在爆破振动影响下既有高铁隧道衬砌结构的动力响应规律,并根据现场监测数据利用MATLAB拟合得出爆破振速公式,为评价既有线路受邻近爆破施工的影响程度提供判据。（3）基于有限元理论,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立隧道近接高铁隧道爆破施工模型,模拟研究爆破振动产生和传播,探明爆破振动在地层中的衰减规律;同时,对水压爆破和隧道周边减振槽技术进行模拟,提出合理的爆破减振措施。（4）针对岩性均一或复合地层条件,采用数值模拟方法对铣挖法与钻爆法的综合施工技术进行科学研究,通过分析不同开挖方式下各监测点的振速和应力状态,明确了铣挖钻爆法相结合可大幅度降低爆破振动对邻近既有结构的影响,同时提出岩性不均的复合地层合理施工方法及适用条件。
扈晓冬[2]（2019）在《岩石隧道全断面光面爆破炮孔布置的优化设计研究》文中研究表明本文采用理论分析和数值模拟相结合的方法,对岩石隧道光面爆破炮孔布置的优化设计进行了研究。在综合考虑隧道爆破各参数的基础上,运用突变理论建立了光面爆破质量评价模型、炮孔布置成本评价模型和围岩安全评价模型以及隧道光面爆破炮孔布置的综合评价模型,对隧道爆破炮孔布置方案进行定量化的评价分析。基于炮孔布置综合评价模型,通过构建BP神经网络建立了光面爆破参数与光面爆破质量评价指标之间的联系。基于隧道爆破设计理论和经验方法,建立了隧道全断面自动化炮孔布置算法,包括螺旋掏槽布置算法、楔形掏槽布置算法、辅助孔布置算法、周边孔布置算法、内圈孔布置算法和崩落孔布置算法,并在半圆拱形、圆形、椭圆形和矩形这四种形状的隧道断面上进行了自动化炮孔布置,验证了隧道全断面自动化炮孔布置算法和程序的可行性。在隧道爆破围岩振动和损伤的数值模拟研究中,采用四维离散弹簧模型方法,通过构建基于原位试验的地下硐室爆炸数值模型,将不同爆炸荷载加载形式和不同阻尼条件下的数值模拟结果与现场试验数据进行对比分析,得到分析粘弹性介质中地下爆炸问题的最优爆炸荷载加载形式和阻尼模型。在此基础上,构建了隧道爆破围岩振动数值模型和周边孔爆破围岩损伤数值模型,研究分析了不同炮孔布置设计条件下的围岩振动和损伤情况。最后以隧道爆破炮孔布置程序设计的炮孔布置方案为例,结合构建的BP神经网络和围岩振动和损伤数值模型,使用炮孔布置综合评价模型对炮孔布置方案进行评价分析和优化选择。
何成龙[3]（2018）在《围压和爆炸组合加载下岩石的动态响应机理研究》文中进行了进一步梳理随着地下资源开采和国防防护工程的深度不断增加,处于地应力环境中的岩体在爆炸、高速冲击等作用下的动态响应过程非常复杂。现阶段,围绕这一问题的研究主要集中于改进分离式霍普金森压杆（SHPB）实验和被动围压下的爆炸实验,针对主动围压和爆炸耦合作用下岩石破坏机制的研究工作并未得到系统地开展。本文采用理论分析、实验测试和数值模拟相结合的方法对主动围压和爆炸作用下岩石的变形特征、破碎过程和损伤累积等进行了系统的研究工作,主要研究内容和结论包括:（1）建立“围压+爆炸荷载”动静加载实验平台。采用液压加载系统提供静态双轴主动围压,通过采用压力传感器、传动系统等提高所施加压力的稳定性。选取小直径太安（PETN）药柱和低能导爆索,通过耦合和不耦合装药结构来调节爆炸荷载。基于爆炸应力波传播过程和试件尺寸效应分析,设计“双片”试件结构以消除应力波在应变测试面产生的反射拉伸作用。利用超动态应变仪、高速摄像系统和数字相关算法（DIC）,对岩石内部变形及裂纹扩展过程进行观测。（2）对均匀围压和爆炸加载下岩石的动态响应研究发现:初始围压在圆柱试件的环向形成压应力,减弱了爆炸应力波在环向产生的拉伸破坏。破碎区半径、裂纹数目和裂纹几何尺寸随围压增大显着减小。随着应力波向边界传播,其强度降低,围压对径向裂纹的止裂作用增强。同时,结合弹性力学和柱面应力波理论分析,得出围压在中心孔壁处产生环向压应力,减小了爆炸形成的拉伸破坏范围,这一结论与实验结果相符。通过数值模拟研究发现,爆炸加载下岩石的Von Mises应力场随围压的升高而增大,环向拉伸破坏随围压的升高而减弱。（3）对偏围压和爆炸作用下岩石的动态响应研究发现:偏围压在孔壁局部处产生环向集中应力,在叠加爆炸加载后,试件环向拉应力增大,并产生定向的径向裂纹。在侧压力系数（K）为0时,偏围压在孔壁的垂直方向形成拉应力,使爆炸加载下的径向裂纹集中于垂直方向,裂纹长度和数目随K增大而递减。K>0.5时,偏围压在孔壁处形成的环向拉应力消失,爆炸后径向裂纹的定向扩展规律不显着。在数值模拟结果中,偏围压下裂纹的生长规律和最终形态与实验结果基本一致。（4）对重复爆炸实验研究得出:在前几次爆炸加载下,岩石试件主要发生弹性变形,应变在达到峰值后恢复到初始状态,岩石内部损伤较小。随着爆炸加载次数增加,中心孔附近区域逐渐产生塑性变形,岩石内部的微孔洞和微裂隙开始萌生、合并、延伸,岩石产生了不可逆变形。在最后一次爆炸加载后,变形突然增大,微裂纹快速生长为贯穿裂纹,试件发生脆性断裂失效。（5）结合重复爆炸加载实验结果和损伤模型分析发现:采用应变来定义损伤度可以较好地描述岩石失效过程。损伤（D）在0～0.4,弹塑性变形会促使岩石微裂隙萌生,但对试件的整体力学特性影响较小。D>0.5时,在岩石的局部区域产生不可逆破坏,内部损伤随加载次数递增,但试件保持整体完整。D>0.6时,损伤累积超过岩石极限,裂纹快速扩展造成岩石脆性断裂。同时,在前期爆炸加载下,岩石以弹性变形为主,应力值较小。在后期重复爆炸下,岩石产生大量的不可逆变形,应力在到达峰值后快速回落。（6）在爆炸冲击作用下,岩石的破坏过程不仅和其强度有关,也和加载时间（或加载次数）紧密关联。由于爆炸在岩石中产生应力波作用时间较短,在岩石内部的损伤（微缺陷）没有足够时间累积、汇聚,导致单次加载下试件不会发生整体宏观破坏。在多次加载下,损伤程度和范围逐渐增大,最终导致试件破碎。另外,初始均匀围压在试件中形成的压应力,会压缩岩体内天然空洞和微裂纹等缺陷,提高晶粒间致密程度,可以有效地阻碍微裂隙生长,进而减缓损伤累积速度,使试件整体强度提高。
于长一[4]（2017）在《基于数值流形法的裂纹扩展及流固耦合研究》文中研究指明裂纹扩展问题是材料力学中的热点问题之一,广泛存在于各类土木、水利、机械工程中。在这些工程中有时还涉及流固耦合作用下时固体材料裂纹扩展,因此研究此类问题的数值方法具有重要理论价值和工程应用背景。由于采用两套独立的覆盖系统,数值流形法（NMM）可以在统一的理论和数值框架下处理固体力学中的连续和非连续问题,因此可以方便地处理裂纹扩展问题。但是对于任意有限覆盖下的复杂裂纹扩展时,还没有通用算法。另外,有限元法和非连续变性分析被认为是NMM的特例,但是在NMM中对于像有限元一样处理材料随机问题尚未有成熟的研究,对于非连续变形分析处理随机节理分布也没有深入研究,更没有针对强弱不连续同时符合随机分布时的材料问题的深入研究。本文的目的之一就是发展能考虑介质不连续且材料性质符合随机分布的NMM算法。光滑粒子动力学（SPH）在处理流固耦合问题方面已经有很多成果,尤其在处理水流大变形方面具有较大优势。虽然SPH已经与有限元法耦合起来处理流固耦合问题,但是有限元法处理大变形和非连续问题等方面其计算效率和处理结果不如NMM方法。针对以上问题,本文首次把NMM和光学粒子动力学进行耦合来模拟流固耦合问题,NMM模拟固体,SPH模拟流体。该耦合方法充分利用两种算法的优势,为数值模拟流固耦合问题提供有效工具。本文开展和完成了以下工作:（1）在已有的生成覆盖算法基础上,提出了适用于任意形状有限覆盖系统下的裂纹扩展覆盖更新算法。该算法通过详细讨论裂尖和流形单元结点的相对位置,确定被切开的流形单元,进而确定需要更新的物理覆盖,在复杂裂纹交汇时也有较好的鲁棒性。（2）本文结合了摩尔库仑和最大轴向拉应力准则作为裂纹扩展准则,即采用摩尔库伦准则计算可能的扩展方向,以最大拉应力判断最终的扩展方向。基于这个改进准则,半圆盘弯曲拉伸和四点双边剪切梁的模拟结果与室内实验吻合很好,重力坝开裂和边坡滑移的模拟结果与文献中的结果相一致。（3）在已有的NMM算法程序基础上,通过引入随机数生成算法,使得NMM可以模拟材料参数符合随机分布的弱不连续问题。这是首次在NMM中引入该方法,本文定量的计算单轴压缩试验,结果与已有试验结果相符;并采用弱不连续方法分析了边坡安全问题,验证了本文所提算法的有效性。（4）在NMM前处理计算中,引入随机裂纹和节理生成算法,生成指定的分布类型,包括高斯分布,Weibull分布,对数分布,指数分布,瑞利分布和卡方分布。通过拉伸试验,定性说明了算法的有效性。该前处理算法与随机数生成算法结合后,实现了随机强弱不连续问题的统一模拟,通过定性分析隧道开挖问题,验证了本文提出的算法是有效的。（5）首次提出了基于NMM和SPH的耦合算法来模拟流固耦合问题的方法。为了充分发挥二者各自的优势,采用NMM模拟固体,SPH模拟流体,开发相应的接触耦合算法。通过模拟静水压问题验证了算法的有效性和准确性;通过模拟重力坝开裂和溃坝问题,计算结果与工程实际吻合良好,充分体现了NMM和SPH的耦合在动态边界或者大变形等流固耦合问题中的优势。
张雯超[5]（2014）在《浅埋隧道下穿高速公路爆破施工对稳定性的影响研究》文中提出随着我国高铁事业的高速发展和基础交通设施的不断完善,线路相互交错的情况不可避免。本文结合沈一丹客运专线大顶山隧道下穿沈丹高速段工程,采用现场监测与数值模拟的手段,对采用钻爆法开挖时爆破波对地表的震动效应、爆破震动对围岩及衬砌的影响以及振动波的衰减规律进行研究。该地区围岩为V级,岩体多为片状页岩,强风化、岩体破碎,节理发育、岩体条件差,爆破施工对地面高速公路的正常运营威胁较大。因此,首先开展了现场地表震动效应测试和地表及隧道围岩变形监测工作,对监测数据进行了分析,在此基础上,通过建立数值模型,对开挖过程中不同方向地表振速的衰减规律和地表位移场的影响进行了分析和预测并与最终实测结果进行对比。最后针对该地区围岩多含水平节理的情况,分析了节理接触行为和节理参数对爆破应力波的传播和地表沉降规律的影响。监测和分析结果表明,沈丹客运专线大顶山隧道下穿高速公路地表沉降和振速均在允许范围之内,爆破施工对围岩造成的扰动不大。对各方向振速分量的分析发现掏槽孔、辅助孔和周边孔爆破形成的地震波基本未产生叠加,因此能有效地判断出各段装药爆破所对应的地表振动速度幅值。沿隧道轴线掌子面前后各测点地表振动速度发现,已开挖区地表测点振动速度比掌子面前方大,用萨道夫斯基公式对前后地表的振速数据进行拟合发现,隧道掘进前方可用该公式进行预测（K=384.5,α=1.16）,而后方误差较大。节理的法向刚度与透射系数和呈指数增加关系；在等效刚度相同的情况下,透射波振速随着摩擦系数增加而减小。提示爆破施工中应该特别注意对中隔壁连接处的监测和保护,防止由于应力集中和爆破施工扰动而产生过大位移。
张文举[6]（2014）在《深埋洞室开挖瞬态卸荷引起的围岩开裂机制》文中指出随着“西电东送”等战略的实施,锦屏一级、锦屏二级、小湾、溪洛渡和白鹤滩等一大批大型或特大型水利水电工程在我国西部高山峡谷地区兴建,这些工程均需进行深埋地下厂房或超长隧洞的开挖。深埋洞室开挖强卸荷引起围岩应力场急剧调整,将会产生片板状剥落、V形楔体剥落、分区破裂化（分层断裂）及剧烈岩爆等一系列断裂破坏现象,影响围岩稳定和施工安全。因此,针对深部地下洞室开挖引起的围岩开裂机制和空间分布特征开展深入研究,对深部岩体工程中的围岩稳定与变形控制方面具有重要的理论意义和实用价值。论文采用理论分析、数值计算和工程验证相结合的综合方法,对深埋地下隧洞开挖过程爆破荷载和开挖瞬态卸荷耦合作用引起的开裂模式、开裂判据、开裂分布特征及影响因素等具体问题开展系统研究,论文的主要内容和研究成果如下：基于双向受压条件下裂纹应力强度因子、断裂韧度、复合裂纹开裂判据的分析,研究了深埋洞室开挖卸荷条件下围岩的开裂模式、开裂判据及破坏准则。研究结果表明深埋洞室准静态条件开挖卸荷引起的围岩开裂机制主要为压剪条件下的裂纹起裂和扩展。研究了爆炸荷载和开挖卸荷耦合作用引起的围岩开裂机制和开裂模式,建立了爆炸荷载和开挖卸荷耦合作用下的围岩开裂计算模型。利用动力有限单元软件ANSYS/LS-DYNA分析了深埋地下洞室开挖引起的围岩应力动态调整过程,结果表明深埋地下洞室开挖瞬态卸荷在围岩产生附加动拉应力。开挖瞬态卸荷引起围岩的开裂表现为两种机制,其一为开挖边界径向瞬间卸载引起的张开型断裂,其二围岩应力瞬态调整引起的拉剪或压剪型断裂。分别对准静态和瞬态卸荷引起的围岩开裂影响因素进行探讨,分析了不同影响条件下的围岩开裂分布特征。岩体开挖荷载瞬态引起的围岩开裂范围及开裂分布特征与卸荷持续时间、应力路径、初始裂纹长度、裂纹倾角及分布等因素相关。研究表明卸荷持续时间越短,开挖卸荷引起的围岩开裂范围越大；围岩开裂深度及范围随侧压力系数的增加而增大,且开裂区域近似成V型；初始裂纹长度越大,围岩开裂深度及范围也越大；裂纹倾角不同,围岩最大开裂深度及区域范围不同。利用岩石破裂过程分析系统（RFPA2D）对加载和卸载条件下围岩开裂破坏过程进行了数值模拟,揭示了深埋洞室开挖引起围岩开裂的孕育与演化规律。研究结果表明,加载和卸载引起的裂纹起裂、扩展具有显着区别,加载条件下裂纹扩张方向趋近垂平行于加载方向,卸载情况下裂纹扩展更趋近于平行开挖临空面方向。结合锦屏一级、锦屏二级及瀑布沟等水电站地下厂房开挖,采用数值模拟方法研究了开挖瞬态卸荷引起的围岩应力变化过程及其对厂房顶拱、岩锚梁及高边墙的影响,确定了深埋地下厂房开挖卸荷引起的围岩开裂分布特征。通过不同开挖顺序下围岩开裂数值计算结果的比较,提出了地下厂房开挖程序的优化措施。
陶明[7]（2013）在《高应力岩体的动态加卸荷扰动特征与动力学机理研究》文中指出摘要：深部岩体由于其自重和地球构造运动的影响,本身是应力和能量的储存体。开挖前,开挖面和周围岩体之间处于准静态平衡（quasi-static）状态。当岩体开挖,原有的平衡状态被打破,引起初始应力和能量的重新分布、转移和释放,这将促使岩体内部损伤演化的累积和发展,进而可能产生宏观的时效断裂。由于开挖导致岩体初始应力的转移、释放以及岩体的松弛变形严重影响地下工程开挖的稳定性。如,深部开挖可能导致开挖面附近岩石的破坏甚至岩爆的发生,这使得深部岩体的破坏形式表现得非常复杂和特别。同时,深部巷道开挖还常常会出现层裂等渐进破坏模式。因此,由于开挖导致原岩应力和能量的释放不但影响开挖过程中的安全性,而且会严重改变巷道围岩的支护要求和支护能力。目前深部岩石力学问题的研究主要是从静力学或准静力学及纯动力学的角度出发,很少考虑高应力岩体由于自身静态初始应力和外界动力扰动混合作用的行为特性。为此,本文围绕初始应力对弹性波传播的影响,冲击载荷作用下引起的层裂破坏,高应力岩体加、卸荷作用下的破坏机理等展开了相关的理论、实验和数值模拟研究,旨在探讨高应力岩体破坏的岩石力学机理。主要内容和结论性成果如下：（1）通过数学物理的方法求得了岩体加、卸荷过程中的定解问题。分析了初始应力和初始应力梯度对应力波传播过程的波动方程、应力波波速等的影响。设计了应力波在有初始应力的花岗岩试件中的传播实验,结果表明纵波和横波波速都随初始应力的增加而增大,验证了理论推导的正确性。（2）针对冲击载荷作用下层裂破坏的多种表现形式,对一维杆件的层裂破坏特性、地下封闭爆炸的地表层裂特性、地下结构的层裂特性进行了理论分析。首次利用长条形的花岗岩试件实现了一维应力条件下的层裂破坏,并由试验结果推导出岩石层裂试验过程存在明显的损伤破坏效应。同时,把初始应力和初始应力梯度引入到分析地下爆炸引起的地表层裂中,得出了新的层裂分析模型。进一步,考虑到地下岩体存在初始应力的特殊情况,通过将球面应力展开成平面应力的办法实现了有围压情况下的花岗岩试件的层裂破坏,得到了有围压情况下的花岗岩层裂强度。（3）针对开挖前的岩体本身是储能体和处于准静态平衡状态下的特点,利用通用有限元程序LS-DYNA,运用混合隐式-显式（implicit-explicit）计算的方法成功模拟了高应力岩体的应力初始化-动态卸荷过程。数值模拟的结果表明：在较高的初始应力条件下,当岩体的初始应力快速卸除后,仅仅由于自身应力的释放就导致了岩石的破坏。针对不同的卸荷过程,创造性的提出了“等效应力释放率”和“等效应变能密度率”的概念和计算方法,并通过数值模拟计算证明它们能很好的表征一维和多维高应力岩体的不同卸荷过程。（4）对深部硬岩巷道周边的加载作用过程进行了数值模拟。通过设置不同的初始应力、不同的加载方式表明高应力岩体的动态加载过程有可能产生破裂区与非破裂区交替出现的现象。进一步研究指出了动态载荷作用在应力梯度逐渐递增的物体上除在作用面产生一个峰值区外,一定还会在离作用面一定距离的地方产生另一应力峰值区,并指出交替破坏现象能发生的主要原因是递增的静态应力和递减的动态加载相互叠加的作用。
邓稀肥[8]（2013）在《爆炸波作用下岩石隧道动力响应的离散单元法模拟研究》文中进行了进一步梳理本论文针对爆炸波在节理岩体中的传播规律和爆炸波作用下岩石隧道的动力响应问题,采用能考虑节理岩体的离散单元法开展了较深入的研究工作。首先,采用UDEC模拟了节理岩体中波的传播。通过模拟计算结果、理论解和实验数据之间的对比,验证了UDEC模拟节理岩体中波传播的可行性,包括波垂直穿越单条节理、波垂直穿越一组节理、波倾斜穿越单条节理和波倾斜穿越多组节理。另外,通过参数模拟分析得出了节理法向刚度、切向刚度、无量纲节理间距、不同节理组间距比值、节理交叉角、节理组数等节理力学和几何参数和波的入射角对节理岩体中波的传播均有影响。但是,对于入射P波来说,节理法向刚度、无量纲节理间距、节理交叉角对波传播的影响比其他参数要大很多。同时,详细地分析了造成这种现象的力学原因,并探讨了该模拟研究的工程意义。其次,应用UDEC-AUTODYN组合方法模拟了在瑞士的Alvdalen进行的一个10吨TNT的大型地下洞室的非耦合爆炸实验。其中,AUTODYN模拟爆炸波的产生以及波与洞室洞壁的相互作用；UDEC模拟爆炸波在爆炸洞室围岩中的传播。由该UDEC-AUTODYN组合方法得到的洞室围岩中的不同位置的峰值质点速度与单一AUTODYN模拟结果、经验公式预测值、实验数据进行了比较。对比结果显示经验公式小于实验数据,单一AUTODYN模拟结果大于实验数据,而UDEC-AUTODYN组合方法模拟结果与实验数据较吻合。因此,UDEC-AUTODYN组合方法适合于模拟地下洞室的大型爆炸以及爆炸波在洞室围岩中的传播。第三,在前两者研究成果的基础上,采用UDEC-AUTODYN组合方法模拟研究了爆炸波作用下岩石隧道围岩的破坏特征。通过隧道围岩的扰动区（包括破坏区、裂开区和剪切区）和隧道洞壁峰值质点速度等指标来分析隧道围岩的破坏,其中,探讨了围岩中节理倾角、节理间距、节理刚度、初始地应力、爆炸波的振幅和锚杆支护对隧道围岩破坏的影响。研究结果显示围岩中节理倾角对隧道围岩的破坏有很大的影响；初始地应力对隧道的破坏程度影响较小；锚杆通过其变形吸收一定的爆炸波能量,从而降低了隧道围岩振动速度第一次峰值（即峰值质点速度,PPV）后的质点振动速度,极大地提高了隧道的稳定性。第四,通过几何转换发现三维空间平面波穿越单条或一组平行节理均可简化为二维状态,其转换关系可通过最大倾角来实现,并得到了其转换公式。这一成果为将特定三维波传播问题简化为二维计算提供了有效途径,大大节省了计算成本,提高了计算效率。同时,采用3DEC模拟了节理岩体中波的传播,包括波垂直穿越单条节理、波垂直穿越一组节理、波倾斜穿越单条节理、波倾斜穿越一组节理和波倾斜穿越多组节理,并引用了理论解和实验数据对模拟结果进行了有效性验证。最后,总结了本论文的主要研究成果,对后续研究进行了展望。
佘诗刚,董陇军[9]（2013）在《从文献统计分析看中国岩石力学进展》文中研究指明基于国内外重要文献数据库,采用文献计量技术,通过统计近30 a来岩石力学与岩土工程有关期刊中国作者论文信息和被引特征,窥察我国岩石力学与岩土工程学科发展状况与研究进展。总结分析近30 a尤其是近10 a来岩石强度与变形理论、岩石断裂与损伤力学、岩石动力学与本构关系、岩石非线性、岩石多场耦合、岩石加固与稳定性分析等方面的若干进展,同时展望岩石力学十大挑战性难题。
张华[10]（2009）在《冲击荷载作用下岩石动态损伤特性研究》文中研究指明冲击载荷作用下岩石动态损伤力学特征问题一直是岩石动力学研究的热点问题。近几十年来,研究者在岩石动态冲击特性、本构模型、数值模拟计算等方面取得了丰硕的研究成果,但还有很多问题未能完善解决。本文简要回顾了岩石材料动态力学性能在实验和理论研究方面取得的成果和不足,主要就岩石材料动态力学特性的两个方面展开研究：一方面研究了一维应力条件下,岩石材料的动态响应特性；另一个方面研究一维应变条件下,岩石材料的动态响应特性。研究采用试验结果与理论分析相结合的方法,并对冲击荷载作用下岩石动态损伤模型进行了详细研究。具体工作内容和研究成果如下：（1）采用SHPB实验装置对岩石材料一维应力条件动态冲击实验进行了研究。结果表明：动态冲击加载条件下,岩石材料抗压强度和杨氏模量具有明显应变率敏感性,而初始切线模量是率无关的,它们又在一定程度上受实验装置和加载波形的影响；岩石材料抗压强度和杨氏模量与应变率表现出率敏感性更为明显,随着冲击速度增大,岩石材料杨氏模量明显增大,整体上表现为尺寸硬化效应,而其应变率变化效应更为敏感,只要很小的应变率变化就能引起抗压强度的显着增大,岩石损伤破坏形式主要是由侧向的拉伸应变引起的。（2）采用一级轻气炮实验装置对一维应变条件下的动态试验进行了研究。研究采用了符合实际工程背景的岩石材料,采用主动围压的方式来模拟地应力条件下的岩石受力情况。对岩石试件分别进行了无围压作用和有围压作用下冲击速度在200-400m/s范围内的平板撞击实验。利用锰铜压阻传感器测得靶板内不同位置处的应力时间曲线,采用拉氏分析方法中的路径线法对应力时间曲线进行分析,得到了其它力学参量如应变、应变率、比容、密度、质点速度等随时间的变化过程。结果表明：岩石和围压作用岩石在某些方面具有相似的力学性质,比如材料的率敏感性、应力波的弥散性和衰减性,以及应力应变关系的滞徊、流变性等,但围压的存在使得岩石材料的非线性变得不明显；强冲击载荷作用下,围压载荷的加入提高了岩石材料的刚度和延展性,使得材料的抗冲击能力得以提高。（3）基于岩石材料损伤机理和破坏形态的分析,构造了描述岩石材料在不同加载形式下动态损伤的本构模型。模型主要建立在以下的假设：1)假设岩石材料宏观上是一个均匀连续体,而细观上其内部包含了大量随机分布的微损伤缺陷；2)材料的损伤演化是由其内部拉应力作用下微裂纹的扩展引起的,导致材料强度和刚度的弱化；3)随着微孔洞的塌陷,材料内部产生了不可恢复的塑性变形,体积模量也相应增加,将这一过程视为微孔洞缺陷的演化发展；4)当微裂纹被激活、成核并扩展,且累积裂纹密度到某一阈值时,材料发生破坏。通过对模型预测曲线与实验曲线的比较,发现该模型能很好地描述岩石材料的本构特性。（4）基于复合材料力学的观点,将围压作用岩石视为一种增强型岩石复合材料,通过简化分析,提出了一个适于工程实践分析的动态本构方程。方程包括两个方面：1)围压对岩石本构特性的影响通过损伤演化方程表征；2)岩石在动态冲击过程中的力学参量突变通过应力松弛时间描述。（5）利用VISC2D及VISC3D计算程序,对飞片撞击多层岩石靶板的碰撞过程进行模拟,很好地分析了岩石试件的动态破坏作用机理。
二、ON USING DEM FOR SIMULATING RESPONSE OF JOINTED ROCK TO UNDERGROUND EXPLOSION（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、ON USING DEM FOR SIMULATING RESPONSE OF JOINTED ROCK TO UNDERGROUND EXPLOSION（论文提纲范文）
（1）新建隧道应用铣挖法与钻爆法近接高铁线路施工技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 隧道铣挖法施工国内外研究 |
| 1.2.2 爆破振动对既有结构影响国内外研究 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第2章 铣挖法施工关键参数研究 |
| 2.1 问题的提出 |
| 2.2 铣挖破岩机理及工艺 |
| 2.2.1 铣挖机破岩机理 |
| 2.2.2 铣挖法施工工艺 |
| 2.3 铣挖头破岩模型建立 |
| 2.3.1 三维颗粒离散元法简介 |
| 2.3.2 铣挖头参数 |
| 2.3.3 数值模型建立 |
| 2.3.4 参数标定 |
| 2.4 铣挖头施工关键参数研究 |
| 2.4.1 不同围岩类型下吃刀深度研究 |
| 2.4.2 不同截割厚度研究 |
| 2.4.3 不同截割方式研究 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 近接高铁隧道爆破施工及既有结构动力响应规律研究 |
| 3.1 问题提出 |
| 3.2 材料参数及爆破方案 |
| 3.2.1 ANSYS/LS-DYNA软件介绍 |
| 3.2.2 材料模型 |
| 3.2.3 爆破方案 |
| 3.2.4 爆破振动限值 |
| 3.3 近接隧道爆破开挖合理进尺研究 |
| 3.3.1 建模及工况设置 |
| 3.3.2 计算结果分析 |
| 3.4 隧道爆破开挖对高铁结构动力响应规律分析 |
| 3.4.1 工况设置及建立模型 |
| 3.4.2 既有高铁隧道二次衬砌综合振速分析 |
| 3.5 基于现场试验的爆破控制参数分析 |
| 3.5.1 仪器设备 |
| 3.5.2 测点布置及仪器安装 |
| 3.5.3 数据分析与反馈 |
| 3.5.4 数值计算与拟合公式结果对比分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 近接高铁隧道爆破振动衰减规律及减振措施研究 |
| 4.1 问题的提出 |
| 4.2 爆破地震波的产生机理及传播规律 |
| 4.2.1 爆破地震波的产生机理 |
| 4.2.2 爆破地震波的传播规律 |
| 4.3 隧道爆破振动衰减规律 |
| 4.4 爆破开挖减振措施研究 |
| 4.4.1 减振方案介绍及工况设置 |
| 4.4.2 计算结果分析对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 隧道铣挖爆破综合开挖方法研究 |
| 5.1 问题提出 |
| 5.2 工程概况 |
| 5.2.1 工程简介 |
| 5.2.2 施工方案 |
| 5.3 模型建立及工况设置 |
| 5.4 各工况计算结果分析对比 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表论文及科研情况 |
（2）岩石隧道全断面光面爆破炮孔布置的优化设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 爆破设计研究进展综述 |
| 1.2.1 国外爆破设计的发展与现状 |
| 1.2.2 国内爆破设计的发展与现状 |
| 1.3 岩石爆破数值模拟研究进展综述 |
| 1.3.1 爆破数值计算方法 |
| 1.3.2 爆破数值模拟程序 |
| 1.3.3 爆炸波传播的研究进展 |
| 1.3.4 岩石爆破裂纹扩展的研究进展 |
| 1.4 主要研究内容与方法 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 研究方法 |
| 第2章 隧道光面爆破炮孔布置的综合评价模型 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 隧道光面爆破炮孔布置的数学模型 |
| 2.2.1 光面爆破质量评价模型 |
| 2.2.2 炮孔布置成本评价模型 |
| 2.2.3 围岩安全评价模型 |
| 2.2.4 总体目标综合评价模型 |
| 2.3 讨论 |
| 2.3.1 光面爆破质量评价 |
| 2.3.2 炮孔布置成本评价 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 隧道爆破的自动化炮孔布置 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 隧道断面设计 |
| 3.2.1 隧道断面轮廓的计算机实现 |
| 3.2.2 隧道断面面积的计算 |
| 3.2.3 隧道爆破开挖全过程 |
| 3.3 掏槽区的布置算法 |
| 3.3.1 螺旋掏槽的布置算法 |
| 3.3.2 楔形掏槽的布置算法 |
| 3.3.3 辅助孔的布置算法 |
| 3.4 周边孔及内圈孔的布置算法 |
| 3.4.1 周边孔的布置算法 |
| 3.4.2 内圈孔的布置算法 |
| 3.5 崩落孔的布置算法 |
| 3.5.1 两侧崩落孔的布置算法 |
| 3.5.2 上下侧崩落孔的布置算法 |
| 3.6 起爆参数设计 |
| 3.6.1 装药量 |
| 3.6.2 炸药单耗 |
| 3.6.3 起爆顺序设计 |
| 3.7 应用案例 |
| 3.7.1 炮孔布置设计结果 |
| 3.7.2 炮孔布置成本评价指标量的生成 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 隧道爆破围岩振动和损伤数值模拟研究 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 数值研究方法简介 |
| 4.2.1 四维离散弹簧模型(4D-LSM) |
| 4.2.2 无反射边界条件 |
| 4.2.3 阻尼模型 |
| 4.3 粘弹性介质爆破数值模型的构建与研究 |
| 4.3.1 粘弹性介质爆破数值模型的构建 |
| 4.3.2 爆炸荷载的加载形式研究 |
| 4.3.3 阻尼的影响 |
| 4.4 隧道爆破围岩峰值速度数值模拟研究 |
| 4.5 隧道爆破围岩损伤数值模拟研究 |
| 4.5.1 单孔爆破裂纹扩展分析 |
| 4.5.2 围岩损伤深度研究 |
| 4.6 炮孔布置综合评价应用案例 |
| 4.6.1 评价模型爆破参数敏感性分析 |
| 4.6.2 案例分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 硕士期间发表论文及科研情况 |
| 致谢 |
（3）围压和爆炸组合加载下岩石的动态响应机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 地下岩体的静力学特性研究进展 |
| 1.2.1 地下岩体所处应力环境 |
| 1.2.2 地应力下岩石变形研究进展 |
| 1.3 地下岩石的动力学特性研究进展 |
| 1.3.1 高速撞击下岩石的动力学特性 |
| 1.3.2 爆炸加载下岩石的动力学特性 |
| 1.3.3 循环加载下岩石的动力学特性 |
| 1.4 高速测试方法研究进展 |
| 1.5 本论文内容 |
| 第2章 围压及爆炸作用下岩石响应分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 围压作用下应力分布 |
| 2.2.1 均匀围压下应力分布 |
| 2.2.2 偏围压下应力分布 |
| 2.3 爆炸冲击加载过程 |
| 2.3.1 爆炸冲击波作用过程 |
| 2.3.2 爆炸应力波加载过程 |
| 2.4 岩石在爆炸冲击下的动力学行为 |
| 2.4.1 岩石动态损伤本构 |
| 2.4.2 岩石破坏失效准则 |
| 2.4.3 岩石在重复加载下损伤累积效应 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 实验系统设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 装药结构设计 |
| 3.2.1 炸药类型选择 |
| 3.2.2 装药密度选取 |
| 3.2.3 装药直径分析 |
| 3.2.4 装药结构设计 |
| 3.3 岩石试件结构设计 |
| 3.4 围压加载系统和实验平台搭建 |
| 3.5 动态测试方法建立 |
| 3.5.1 内部变形测试 |
| 3.5.2 外部破坏观测 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 岩石试件特性及力学分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 岩石材料基本特性 |
| 4.2.1 岩石组分测试 |
| 4.2.2 岩石内部结构观测 |
| 4.3 岩石力学分析 |
| 4.3.1 岩石静力学单轴实验 |
| 4.3.2 岩石SHPB冲击实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 均匀围压下岩石爆炸动态响应研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.3 均匀围压和爆炸下试件环向动态响应 |
| 5.3.1 爆炸应力波作用下变形特征 |
| 5.3.2 不同围压下应变峰值变化规律 |
| 5.3.3 不同围压下裂纹扩展过程 |
| 5.3.4 不同围压下失效破坏模式 |
| 5.4 不同围压及爆炸作用下应力变化分析 |
| 5.5 数值模拟研究 |
| 5.5.1 围压加载过程计算方法选择 |
| 5.5.2 Johnson-Holmquist岩石模型参数计算 |
| 5.5.3 模拟结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 偏围压下岩石爆炸动态响应研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验方法 |
| 6.3 偏围压和爆炸下环向动态响应 |
| 6.3.1 等值双轴围压下岩石变形过程 |
| 6.3.2 偏围压下岩石变形特征 |
| 6.3.3 偏围压下裂纹扩展过程 |
| 6.3.4 偏围压下失效破坏模式 |
| 6.4 偏围压及爆炸作用下应力变化分析 |
| 6.5 数值模拟研究 |
| 6.5.1 模型建立 |
| 6.5.2 均匀围压下模拟结果 |
| 6.5.3 偏围压下模拟结果 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 重复爆炸加载下岩石损伤累积研究 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 实验方法 |
| 7.3 重复爆炸实验中岩石动态响应过程 |
| 7.3.1 单次加载下岩石变形过程 |
| 7.3.2 重复加载下岩石变形特征 |
| 7.3.3 重复加载下岩石损伤累积 |
| 7.3.4 重复加载下岩石破坏分析 |
| 7.4 基于损伤模型重复加载研究 |
| 7.4.1 损伤模型参数计算 |
| 7.4.2 损伤随加载次数的变化规律 |
| 7.4.3 应力随加载次数的变化规律 |
| 7.5 不同围压下重复加载研究 |
| 7.5.1 不同围压对重复加载后应力变化影响 |
| 7.5.2 不同围压对重复加载后损伤累积影响 |
| 7.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（4）基于数值流形法的裂纹扩展及流固耦合研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 数值流形法研究现状 |
| 1.2.1 覆盖生成技术研究进展 |
| 1.2.2 数值流形法应用 |
| 1.3 光滑粒子动力学研究现状 |
| 1.3.1 光滑粒子动力学边界理论 |
| 1.3.2 光滑核函数研究现状 |
| 1.3.3 光滑粒子动力学应用 |
| 1.4 研究目标和主要工作 |
| 第2章 数值流形法及光滑粒子动力学理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 数值流形法理论基础 |
| 2.2.1 基于有限元网格的覆盖系统 |
| 2.2.2 单纯形积分 |
| 2.2.3 接触理论 |
| 2.3 光滑粒子动力学理论基础 |
| 2.3.1 核函数 |
| 2.3.2 离散流体力学控制方程 |
| 2.3.3 粒子搜索 |
| 2.3.4 边界处理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于NMM法的裂纹扩展模拟前处理算法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 覆盖更新算法 |
| 3.2.1 新裂尖在块体内部 |
| 3.2.2 新裂尖在块体边界上 |
| 3.3 算例 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 数值流形法裂纹扩展模拟 |
| 4.1 裂纹扩展准则 |
| 4.1.1 断裂准则 |
| 4.1.2 强度准则 |
| 4.2 裂纹扩展算例 |
| 4.2.1 半圆盘弯曲拉伸试验 |
| 4.2.2 四点双边剪切梁 |
| 4.2.3 重力坝开裂 |
| 4.2.4 边坡滑移 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 统一处理强弱不连续问题的数值流形法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 非均质性生成方法 |
| 5.3 弱不连续问题 |
| 5.3.1 单轴压缩试验 |
| 5.3.2 边坡安全分析 |
| 5.4 强不连续问题 |
| 5.4.1 随机裂纹生成算法 |
| 5.4.2 含随机裂纹试件的拉伸计算 |
| 5.4.3 含随机裂纹试件的压缩计算 |
| 5.4.4 含随机裂纹的隧道开挖计算 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 模拟流固耦合问题的耦合NMM-SPH方法 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 耦合接触算法 |
| 6.3 时间积分 |
| 6.4 耦合算例 |
| 6.4.1 自由落体冲击水槽 |
| 6.4.2 重力坝裂纹扩展 |
| 6.4.3 溃坝 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（5）浅埋隧道下穿高速公路爆破施工对稳定性的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的提出及研究意义 |
| 1.1.1 课题背景 |
| 1.1.2 大顶山隧道下穿段工程概况 |
| 1.1.3 课题的研究意义 |
| 1.2 浅埋隧道爆破震动效应的研究现状 |
| 1.3 节理对爆炸应力波的传播影响的研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 1.4.1 本文研究内容 |
| 1.4.2 本文研究方法与技术路线 |
| 第2章 浅埋隧道掘进爆破的地表震动效应及沉降监测 |
| 2.1 概述 |
| 2.1.1 下穿段支护情况以及施工工序 |
| 2.1.2 下穿段爆破方案 |
| 2.2 地表监测系统 |
| 2.2.1 监测目的与意义 |
| 2.2.2 监测内容和项目及依据 |
| 2.2.3 监测系统设备选择 |
| 2.3 监测仪器选择以及测点布设 |
| 2.3.1 地表沉降测点布设 |
| 2.3.2 震动监测点布设 |
| 2.4 监测数据分析 |
| 2.4.1 地表沉降监测数据分析 |
| 2.4.2 地表振动监测结果分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 浅埋隧道爆破开挖地表震动研究 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 数值计算模型的建立 |
| 3.2.1 数值计算的基本假设 |
| 3.2.2 模型参数及本构关系 |
| 3.2.3 大顶山隧道三维计算模型 |
| 3.3 爆破震动的数值实现 |
| 3.3.1 岩体中的爆炸问题 |
| 3.3.2 爆破参数与爆破振速计算 |
| 3.3.3 爆破荷载的计算与施加 |
| 3.4 数值模拟结果分析 |
| 3.4.1 地表振速波形特性分析 |
| 3.4.2 地表振速分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 浅埋隧道爆破施工稳定性研究 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 数值计算模型的建立 |
| 4.2.1 模型的范围、边界条件及荷载条件 |
| 4.2.2 模型本构关系以及材料参数 |
| 4.2.3 三维模型建立 |
| 4.2.4 爆破荷载的施加 |
| 4.2.5 比例阻尼 |
| 4.3 数值模拟结果分析 |
| 4.3.1 地表沉降分析 |
| 4.3.2 支护结构安全性分析 |
| 4.3.3 围岩塑性区分布 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 现场岩体节理对应力波的传播规律影响分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 应力波入射非线性变形节理理论 |
| 5.2.1 Goodman接触面单元 |
| 5.2.2 修正Goodman单元 |
| 5.2.3 应力波垂直入射单个节理面时基本特性 |
| 5.3 节理对隧道爆破应力波传播的影响数值模拟 |
| 5.3.1 Ansys中接触单元 |
| 5.3.2 含节理隧道模型建立 |
| 5.3.3 计算结果分析比较 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）深埋洞室开挖瞬态卸荷引起的围岩开裂机制（论文提纲范文）
| 论文主要创新点 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 深埋地下洞室围岩开裂机制 |
| 1.2.2 深埋地下洞室开挖卸荷效应 |
| 1.2.3 岩石开裂实验及数值方法研究 |
| 1.3 目前研究存在的问题与不足 |
| 1.4 本文研究的主要内容及方法 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 研究方法 |
| 第2章 深埋洞室围岩的开裂模式及其破坏准则 |
| 2.1 应力强度因子及断裂韧度 |
| 2.1.1 岩石材料的开裂类型及其断裂韧度 |
| 2.1.2 深埋地下岩石断裂韧度测试方法 |
| 2.2 深埋洞室围岩的开裂判据及破坏准则 |
| 2.2.1 岩石的的开裂破坏准则 |
| 2.2.2 二维复合裂纹开裂判据 |
| 2.2.3 三维开裂 |
| 2.2.4 深埋岩石压剪条件翼型裂纹起裂和扩展 |
| 2.3 动态断裂分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 爆炸荷载和开挖卸荷耦合作用引起的围岩开裂机制 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 围岩中的爆炸应力波及其衰减 |
| 3.3 高地应力条件下的瞬态开挖卸荷效应 |
| 3.4 加卸载条件下含单裂纹岩体的开裂过程模拟 |
| 3.4.1 RFPA~(2D)及其计算参数选取 |
| 3.4.2 单裂纹动力扰动细观破坏过程 |
| 3.4.3 RFPA~(2D)模拟圆形隧洞动态荷载下围岩开裂过程 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 圆形隧洞开挖卸荷引起的围岩开裂分析 |
| 4.1 计算模型 |
| 4.1.1 隧洞开挖计算模型 |
| 4.1.2 隧洞开挖应力重分布分析 |
| 4.1.3 开挖影响区分析 |
| 4.2 围岩开裂影响因素 |
| 4.2.1 初始应力 |
| 4.2.2 应力释放持续时间 |
| 4.2.3 裂纹角度 |
| 4.2.4 摩擦因子 |
| 4.3 围岩开裂分布特征 |
| 4.3.1 不同侧压力系数围岩开裂分布特征 |
| 4.3.2 裂纹倾角对围岩开裂分布的影响 |
| 4.3.3 卸荷速率对围岩开裂空间分布的影响 |
| 4.4 开挖卸荷引起的围岩开裂机制 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 工程实例分析 |
| 5.1 深埋洞室开挖引起围岩开裂的工程实例 |
| 5.1.1 锦屏一级水电站 |
| 5.1.2 锦屏二级水电站 |
| 5.1.3 瀑布沟水电站 |
| 5.2 地下厂房开挖引起的围岩开裂数值分析 |
| 5.2.1 地下厂房分层开挖计算模型 |
| 5.2.2 计算参数选择 |
| 5.2.3 主厂房开挖围岩应力重分步计算结果 |
| 5.2.4 瞬态卸荷引起的岩锚梁区围岩开裂 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间参与科研工作及发表论文 |
| 参与的科研项目 |
| 公开发表的论文 |
| 致谢 |
（7）高应力岩体的动态加卸荷扰动特征与动力学机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 目录 |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 高应力岩体扰动破坏的研究意义 |
| 1.2.1 初始应力对应力波传播影响的研究意义 |
| 1.2.2 深部岩体的多种破坏特征的研究意义 |
| 1.3 实验研究现状 |
| 1.3.1 岩石强度和变形关系的实验研究 |
| 1.3.2 岩体内部破坏的探测方法 |
| 1.3.3 岩体断裂的表面观测技术 |
| 1.3.4 相似材料和模型试验 |
| 1.4 论研究现状 |
| 1.4.1 剪切强度理论 |
| 1.4.2 断裂力学强度理论 |
| 1.4.3 分形统计和损伤力学强度理论 |
| 1.4.4 经验强度理论 |
| 1.4.5 岩体卸荷本构研究现状 |
| 1.5 数值研究现状 |
| 1.5.1 岩石力学中常用的数值模拟方法 |
| 1.5.2 数值模拟的混合分析法 |
| 1.5.3 数值模拟的耦合分析法 |
| 1.6 主要研究内容和研究方法 |
| 2 动力扰动下的弹性波传播理论与控制方程 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 三维动力作用过程的定解问题 |
| 2.3 一维动态加载过程中的定解问题 |
| 2.4 一维动态卸载过程中的定解问题 |
| 2.5 弹性波在有初始应力介质中传播的控制方程 |
| 2.5.1 初始应力对弹性波的影响 |
| 2.5.2 初始应力梯度对弹性波的影响 |
| 2.6 初始应力对岩体应力波波速影响的实验研究 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 冲击载荷作用下岩石的层裂破坏特征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 层裂的发生条件和表现形式 |
| 3.3 常用的层裂强度测量与计算方法 |
| 3.3.1 拉回速度法 |
| 3.3.2 层裂块速度法 |
| 3.3.3 入射波形法 |
| 3.4 冲击载荷作用下层裂强度测试的新方法 |
| 3.4.1 波形分析法 |
| 3.4.2 镜像波源法 |
| 3.5 基于Hopkinson杆的花岗岩层裂试验 |
| 3.6 层裂破坏的损伤演化关系 |
| 3.6.1 加载压缩波损伤影响 |
| 3.6.2 重复加载和应力波来回反射累积损伤 |
| 3.7 地下封闭爆炸的地表层裂 |
| 3.7.1 地下爆炸引起地表层裂的一般特征 |
| 3.7.2 地下爆炸引起地表层裂发生的时空关系 |
| 3.8 冲击荷载作用下的地下结构层裂 |
| 3.9 本章小结 |
| 4 一维高应力岩体的强卸荷响应特征 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 卸荷过程中的应力释放率 |
| 4.3 硬岩材料模型及其验证 |
| 4.3.1 硬岩材料模型 |
| 4.3.2 硬岩材料模型参数验证 |
| 4.4 岩体卸荷的数值计算方法和模型 |
| 4.4.1 数值模拟的基本方程与计算方法 |
| 4.4.2 岩体卸荷数值模型 |
| 4.5 不同初始应力下硬岩的卸荷破坏特征 |
| 4.6 应力释放率对卸荷过程的影响研究 |
| 4.7 岩体卸荷响应的控制规律 |
| 4.8 本章小结 |
| 5 深部多维应力下的岩体强卸荷响应特性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 深部硐室开挖卸荷模型 |
| 5.3 初始应力对卸荷响应的影响 |
| 5.3.1 水平应力对卸荷响应的影响 |
| 5.3.2 环向应力对卸荷响应的影响 |
| 5.4 卸荷速率对卸荷响应的影响 |
| 5.5 卸荷过程的弹性控制方程 |
| 5.6 卸荷过程中的等效应变能密度率 |
| 5.7 基于能量分析的卸荷破坏准则 |
| 5.8 本章小结 |
| 6 高应力岩体的非连续破坏特征与动力学解释 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 地下硐室周边应力和位移的分布规律 |
| 6.3 地下巷道的数值模型和等效加载方法 |
| 6.3.1 地下巷道数值模型 |
| 6.3.2 爆炸载荷的等效加载方法 |
| 6.4 深部巷道周围的加载破坏特征 |
| 6.4.1 不同应力状态下的动态加载过程 |
| 6.4.2 相同初始应力状态下的不同加载过程 |
| 6.5 非连续破坏区产生的工程实例验证 |
| 6.5.1 工程概况 |
| 6.5.2 数值模拟和结果分析 |
| 6.6 深部高应力岩体非连续破坏的力学解释 |
| 6.7 本章小结 |
| 7 全文结论与展望 |
| 7.1 主要研究结论 |
| 7.2 后期工作与展望 |
| 参考文献 |
| 附录A |
| 附录B |
| 致谢 |
| 攻读学位期间主要的研究成果及获奖情况 |
（8）爆炸波作用下岩石隧道动力响应的离散单元法模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究目标及研究内容 |
| 1.4 论文结构 |
| 第2章 节理岩体中的波传播理论 |
| 2.1 位移非连续法 |
| 2.1.1 特征线法 |
| 2.1.2 散射矩阵法 |
| 2.1.3 虚拟波源法 |
| 2.2 等效介质法 |
| 第3章 节理岩体中爆炸波传播规律的UDEC模拟研究 |
| 3.1 研究思路 |
| 3.2 离散单元法程序UDEC简述 |
| 3.2.1 不连续块体的计算模型 |
| 3.2.2 节理计算模型 |
| 3.2.3 边界条件 |
| 3.3 节理岩体中波传播的UDEC模拟的可行性验证 |
| 3.3.1 波垂直穿越一条节理 |
| 3.3.2 波垂直穿越一组节理 |
| 3.3.3 波倾斜穿越一条节理 |
| 3.3.4 波倾斜穿越多组节理 |
| 3.4 复杂节理岩体中波传播规律的模拟分析 |
| 3.4.1 节理法向刚度k_n |
| 3.4.2 节理切向刚度k_s |
| 3.4.3 无量纲节理间距ξ |
| 3.4.4 不同节理组间距的比值r |
| 3.4.5 不同节理组的交叉角α |
| 3.4.6 波的入射角β |
| 3.4.7 节理组数M |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 大型地下爆炸实验全过程的模拟分析 |
| 4.1 AUTODYN程序简介 |
| 4.1.1 数值处理器 |
| 4.1.2 气体、岩石及炸药状态方程 |
| 4.1.3 边界条件 |
| 4.2 UDEC-AUTODYN组合方法简介 |
| 4.3 大型地下爆炸实验 |
| 4.3.1 实验设置 |
| 4.3.2 现场地质资料及模拟计算参数的选取 |
| 4.3.3 实验结果 |
| 4.4 实验模拟 |
| 4.4.1 爆炸过程 |
| 4.4.2 爆炸波在节理岩体中的传播 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 爆炸波作用下岩石隧道的破坏研究 |
| 5.1 研究思路 |
| 5.2 UDEC模型及爆炸波的产生 |
| 5.3 节理几何特性和力学特性对隧道破坏的影响 |
| 5.3.1 节理倾角 |
| 5.3.2 节理刚度 |
| 5.3.3 节理间距 |
| 5.4 初始地应力对隧道破坏的影响 |
| 5.4.1 隧道埋深 |
| 5.4.2 侧压力系数 |
| 5.5 不同的爆炸波对隧道破坏的影响 |
| 5.6 锚杆支护对隧道破坏的影响 |
| 5.7 模拟研究结果分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 节理岩体中波传播的3DEC模拟 |
| 6.1 平面波穿越单条节理的三维与二维状态之间的转化 |
| 6.2 3DEC网格尺寸效应分析 |
| 6.3 P波穿越单条节理的三维与二维状态之间转换的模拟验证 |
| 6.4 P波和S波垂直入射单条节理和一组节理的模拟 |
| 6.5 P波倾斜入射单条节理及一组节理的模拟 |
| 6.6 实例分析 |
| 6.7 结果分析及本章小结 |
| 第7章 结论及后续研究工作展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 后续研究工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 图表目录 |
| 表格目录 |
| 符号表 |
| 攻读博士学位期间发表的主要学术论文 |
| 攻读博士学位期间参与的科研课题及奖励 |
（9）从文献统计分析看中国岩石力学进展（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 中国作者发表岩石力学论文概况 |
| 2.1 国内主要期刊发表的岩石力学与岩土工程论文情况 |
| 2.2 EI数据库收录的中国作者发表岩石力学与岩土工程论文情况 |
| (1) 每年发文的检索情况 |
| (2) 学科分类统计情况 |
| 2.3 SCI数据库收录的中国作者文章 |
| (1) 论文年度分布情况 |
| (2) 中国作者在国外6种英文期刊发文量统计 |
| (3) 发文机构分布情况 |
| 2.4 主要岩土类学报发表论文被SCI引用情况分析 |
| 3 中国岩石力学理论研究 |
| 3.1 岩石强度、变形及时间效应 |
| 3.1.1 岩石强度和强度准则 |
| 3.1.2 岩石的变形与流变性状 |
| (1) 岩石的变形 |
| (2) 岩石流 (蠕) 变模型 |
| (3) 岩石的流 (蠕) 变试验 |
| 3.2 岩石断裂与损伤力学 |
| 3.2.1 断裂与损伤机制 |
| 3.2.2 裂纹扩展机制 |
| 3.3 岩石动力响应 |
| 3.3.1 岩石动力特性 |
| 3.3.2 岩石动力本构关系 |
| 3.3.3 岩石声、电磁传播特性 |
| 3.4 岩石多场耦合模型与应用 |
| 3.5 深部岩体分区破裂化与岩爆 |
| 3.5.1 分区破裂化 |
| 3.5.2 岩爆 |
| 3.6 岩体非线性理论与加固稳定分析 |
| 3.6.1 岩体非线性理论 |
| 3.6.2 岩体加固稳定分析 |
| 3.6.3 软岩的力学特性与加固理论 |
| 3.6.4 岩质边坡稳定分析 |
| 3.7 煤炭矿山压力理论与特殊开采 |
| 4 中国岩石力学试验技术的进展 |
| 4.1 岩石力学基本试验方法 |
| 4.2 试验仪器设备 |
| 4.3 岩体结构模型试验技术 |
| 5 岩石力学数值分析方法 |
| 5.1 有限元法 |
| 5.2 离散元法 |
| 5.3 非连续变形分析法 (DDA) |
| 5.4 三维快速拉格朗日分析 |
| 5.5 无网格法 |
| 5.6 数值流形法 (NMM) |
| 5.7 数字图像分析方法 |
| 6 展望岩石力学十大挑战性难题 |
| 6.1 岩石力学与地质学科的交叉融合 |
| 6.2 岩石力学中渗流、力学、热力学与化学损伤力学的耦合分析 |
| 6.3 岩石力学多尺度问题的协同统一 |
| 6.4 岩石多时间尺度的时效变形研究 |
| 6.5 岩石初始应力场和工程扰动效应统一分析 |
| 6.6 岩石工程自然条件与人工影响的协同研究 |
| 6.7 现场原型监测、地质力学模型与数值计算多手段联合分析 |
| 6.8 岩石热力学与地热、非常规油气开发利用 |
| 6.9 岩体中非协调变形和破坏研究 |
| 6.10 岩石静、动力学协同统一 |
（10）冲击荷载作用下岩石动态损伤特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 爆破作用下岩石破碎机理 |
| 1.2.1 爆炸应力波反射拉伸作用理论 |
| 1.2.2 爆生气体膨胀作用理论 |
| 1.2.3 爆生气体和应力波共同作用理论 |
| 1.3 冲击荷载作用下岩石动态损伤模型研究现状 |
| 1.3.1 弹性理论模型 |
| 1.3.2 断裂理论模型 |
| 1.3.3 损伤理论模型 |
| 1.4 冲击荷载作用下脆性岩石动态损伤研究方法 |
| 1.4.1 SHPB装置技术 |
| 1.4.2 轻气炮技术 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 1.6 本文的创新点 |
| 第2章 岩石冲击损伤特性SHPB实验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 岩石试件的设计与加工 |
| 2.2.1 岩石试件的设计 |
| 2.2.2 应力波在两种不同介质中的传播 |
| 2.2.3 岩石试件的加工 |
| 2.3 动态冲击压缩实验 |
| 2.3.1 SHPB实验技术 |
| 2.3.2 实验原理 |
| 2.3.3 实验测试系统 |
| 2.4 实验过程简介 |
| 2.4.1 试验准备阶段 |
| 2.4.2 试验具体步骤 |
| 2.4.3 测试信号分析 |
| 2.5 实验结果与分析 |
| 2.5.1 低速冲击速率下岩石试件对冲击荷载动态响应特征 |
| 2.5.2 不同冲击速度下岩石应力应变动态响应特征 |
| 2.5.3 减小SHPB压杆弥散效应的实验研究 |
| 2.5.4 一维应力条件下岩石破坏机理实验研究 |
| 2.6 应变率效应分析 |
| 2.7 小结 |
| 第3章 强冲击荷载下岩石力学性能的实验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验技术及测量方法 |
| 3.2.1 主动围压装置 |
| 3.2.2 实验装置 |
| 3.2.3 实验测试系统 |
| 3.2.4 试件与靶板的设计 |
| 3.2.5 靶板的设计与安装 |
| 3.3 实验过程简介 |
| 3.4 实验基本信息与结果 |
| 3.5 拉氏分析方法 |
| 3.5.1 拉氏分析方法基本原理 |
| 3.5.2 拉氏分析结果与冲击特性分析 |
| 3.6 小结 |
| 第4章 冲击荷载作用下脆性岩石破坏细观特征分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 冲击荷载下的脆性材料的力学性能 |
| 4.3 脆性材料的动态损伤和破坏 |
| 4.3.1 连续介质损伤力学 |
| 4.3.2 细观损伤力学 |
| 4.3.3 微损伤统计力学模型 |
| 4.4 冲击损伤岩石的细观特征 |
| 4.5 冲击荷载作用下脆性岩石材料破坏细观机理分析 |
| 4.6 微裂纹扩展速度研究 |
| 4.6.1 Mott对裂纹扩展速度的研究 |
| 4.6.2 Stron对裂纹扩展速度的研究 |
| 4.7 小结 |
| 第5章 冲击荷载下岩石动态损伤模型的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 损伤机理与破坏形态 |
| 5.3 损伤演化方程 |
| 5.3.1 微裂纹损伤变量的描述 |
| 5.3.2 微孔洞损伤变量的描述 |
| 5.4 动态损伤本构模型 |
| 5.4.1 一维应力条件下的损伤本构模型 |
| 5.4.2 一维应变条件下的损伤本构模型 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 强冲击荷载下岩石破坏数值模拟 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基本假设 |
| 6.3 材料模型 |
| 6.3.1 基本方程组 |
| 6.3.2 应力应变关系 |
| 6.3.3 速度-应变(变形几何)关系 |
| 6.3.4 总应力 |
| 6.3.5 Von-Mises屈服准则 |
| 6.3.6 屈服应力(熔化条件) |
| 6.3.7 人工粘性 |
| 6.3.8 密实材料的拉伸断裂(损伤)判据准则 |
| 6.3.9 初边值条件 |
| 6.4 数值算例 |
| 6.4.1 问题描述 |
| 6.4.2 岩石状态方程 |
| 6.4.3 金属材料的状态方程 |
| 6.4.4 空气的状态方程 |
| 6.5 数值模拟结果及分析 |
| 6.5.1 三维模拟结果及分析 |
| 6.5.2 三维模拟的二维截图结果及分析 |
| 6.5.3 二维截图指定点位置压力结果及分析 |
| 6.6 小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 本文工作内容与结论 |
| 7.1.1 实验研究 |
| 7.1.2 本构模型研究 |
| 7.1.3 数值模拟研究 |
| 7.2 今后展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
| 发表的论文 |
| 科研活动 |
| 致谢 |
四、ON USING DEM FOR SIMULATING RESPONSE OF JOINTED ROCK TO UNDERGROUND EXPLOSION（论文参考文献）
- [1]新建隧道应用铣挖法与钻爆法近接高铁线路施工技术研究[D]. 谭因军. 西南交通大学, 2019(07)
- [2]岩石隧道全断面光面爆破炮孔布置的优化设计研究[D]. 扈晓冬. 天津大学, 2019(06)
- [3]围压和爆炸组合加载下岩石的动态响应机理研究[D]. 何成龙. 北京理工大学, 2018(06)
- [4]基于数值流形法的裂纹扩展及流固耦合研究[D]. 于长一. 天津大学, 2017(10)
- [5]浅埋隧道下穿高速公路爆破施工对稳定性的影响研究[D]. 张雯超. 东北大学, 2014(03)
- [6]深埋洞室开挖瞬态卸荷引起的围岩开裂机制[D]. 张文举. 武汉大学, 2014(07)
- [7]高应力岩体的动态加卸荷扰动特征与动力学机理研究[D]. 陶明. 中南大学, 2013(02)
- [8]爆炸波作用下岩石隧道动力响应的离散单元法模拟研究[D]. 邓稀肥. 西南交通大学, 2013(10)
- [9]从文献统计分析看中国岩石力学进展[J]. 佘诗刚,董陇军. 岩石力学与工程学报, 2013(03)
- [10]冲击荷载作用下岩石动态损伤特性研究[D]. 张华. 昆明理工大学, 2009(12)