一、万家寨引水隧洞成洞和运行的有限元分析(英文)（论文文献综述）
朱光轩[1]（2021）在《TBM穿越破碎带刀盘卡机机理与工程应用》文中提出全断面硬岩隧道掘进机（TBM）因其安全、高效、绿色环保的施工特点,在我国深长隧道工程建设中得到了广泛应用。TBM隧道掘进施工中不可避免地需要频繁穿越断层破碎带等富水软弱不良地质体,由于其开挖支护方式不够灵活,易引发开挖面围岩失稳坍塌,受坍塌围岩挤压作用,极易导致TBM刀盘被卡,损失严重。本文围绕“围岩-TBM刀盘相互作用机制和刀盘卡机机理”这一关键科学问题,综合采用理论分析、模型试验、数值模拟和现场试验等方法,揭示了刀盘卡机致灾演变全过程,分析了多因素对卡机影响机制,揭示了机岩相互作用规律,建立了刀盘卡机灾害判识方法,提出了卡机综合防控技术,并在依托工程进行了应用验证。本文主要工作及创新成果如下:（1）研发了 TBM破碎带掘进模型试验系统。基于“机器-土体”系统相似原理,以DSUC型双护盾TBM为原型机,自主研发了 TBM缩尺模型和破碎带掘进模型试验系统,突破了 TBM小型化过程中掘进、排渣、监测和自动控制一体化的试验技术难题,实现了 TBM过破碎带的全过程相似模拟。以青岛地铁2号线徐麦区间隧道TBM过破碎带刀盘卡机为模拟工况,对卡机事件进行了真实还原,验证了试验系统的可靠性和准确性;揭示了卡机过程中刀盘扭矩、推力、排渣率、刀盘土压力、护盾摩擦力以及围岩应力位移场等多元信息演化规律。（2）揭示了多因素对TBM过破碎带刀盘卡机影响机制。基于所研发的TBM过破碎带相似模拟系统,系统研究了破碎带宽度,隧道埋深,充填介质摩擦角,TBM推进速度和刀盘转速等参数对TBM负载及围岩应力位移场影响机制。分析总结了 TBM掘进隧道破碎带识别方法以及典型刀盘卡机灾害演化规律。（3）分析了 TBM与围岩相互作用的影响规律。以有限元软件ABAQUS为模拟平台,实现了 TBM过破碎带连续掘进全过程模拟,分析了开挖面前方地层土拱效应,以及地层应力位移场以及TBM负载随开挖过程的演化规律。（4）建立了 TBM刀盘卡机理论判据。基于模型试验和数值模拟结果,分析总结了 TBM过破碎带开挖面前方地层松动滑移模式,考虑土拱效应,提出了刀盘前方松散塌落区“组合拱-截锥体”力学模型,建立了开挖面支护力计算方法。在此基础上,分析了刀盘扭矩形成机制,提出了开挖面极限状态下刀盘扭矩计算方法以及刀盘卡机理论判据。（5）提出了刀盘卡机综合防控技术。基于研究成果,提出了 TBM过破碎带施工刀盘卡机灾害判识方法以及卡机脱困治理方法,依托吉林引松工程TBM卡机脱困案例,对研究成果进行了成功应用。
王鑫[2]（2020）在《中部引黄工程输水隧洞涌水综合治理方案的研究》文中研究指明近年来,随着生产生活的需要,越来越多的隧洞工程开工建设。交通、水利等工程建设过程中由于线路距离长、地质条件复杂,很多需要建设隧洞工程来满足线路布置方案,尤其是在山区地区修建的水工隧洞工程,在施工过程中具有距离长、埋深大、水文地质条件复杂、工作面小、干扰大等特点,施工过程中不可避免地会遇到不良地质洞段,发生塌方、岩爆、涌水等现象。山西中部引黄隧洞工程全线位于吕梁山区地带,水文地质情况尤为复杂,工程实施过程中对隧洞涌水的综合性处理成了隧洞建设过程中面临的主要难题之一,单一堵水或排水的措施受工程实际情况限制以及环保要求已经无法满足工程建设需要。本文根据隧洞工程建设中的涌水问题,从隧洞涌水危害、隧洞涌水量的预测、隧洞涌水治理措施、隧洞超前地质预报等方面对隧洞涌水综合治理进行分析,结合中部引黄工程总干隧洞TBM标段涌水治理方案及中部引黄工程西干施工23标钻爆法施工涌水处理方案,从其工程地貌、水文地质、工程地质、水量预测等方面综合分析,通过对总干线TBM1标经历多次涌水,最后成功通过富水洞段的施工技术进行全面总结,同时结合西干线施工23标即将面临的富水洞段的综合治理措施进行归纳总结,结合国内外一些涌水处理的办法,对地下涌水综合处理办法进行分析总结,得出一套较完整的处理方案:“隧洞施工期应该紧紧围绕地下水预报为先、以堵为主、以排为辅、堵排结合的原则进行综合治理,且随着地下隧洞工程建设与地下水保护要协调发展的新理念,‘以堵为主’的隧洞涌水处理原则已占主导地位”的初步结论。结合中部引黄工程引水隧洞水文地质条件,对地下涌水方案进行总结归纳,对中部引黄工程施工具有帮助指导意义,同时也希望对相似的地下隧洞工程的地下水处理提供一些施工思路,以便于开展针对性的涌水治理。
代海旭[3]（2020）在《软弱夹层及围岩蠕变对水工隧洞混凝土温度应力的影响》文中研究说明水工隧洞在水电工程建设中有着广泛的应用。近年来,衬砌混凝土的裂缝问题逐渐受到重视,研究表明,温度应力是导致衬砌混凝土开裂的重要原因之一。对于水工隧洞衬砌混凝土的温度应力分析,以往的有限元计算假设围岩均匀且不计蠕变,实际围岩被岩石节理、软弱夹层等不连续结构面切割并且具有蠕变特性,但鲜有相关研究考虑软弱夹层和围岩蠕变。因此,考虑软弱夹层和围岩蠕变对水工隧洞衬砌混凝土温度应力的影响有必要进行较为详细的研究。以某圆形输水隧洞为工程背景,假设围岩内部含有一条呈均匀层状分布的软弱夹层,研究软弱夹层和围岩蠕变对水工隧洞衬砌混凝土温度应力的影响。基于弹性徐变温度应力的计算原理,应用ANSYS及其APDL和UPFs二次开发的有限元方法,对水工隧洞衬砌混凝土温度应力场进行三维有限元仿真计算。详细分析了贯穿式和贯通式软弱夹层的倾角、距开挖轮廓距离、厚度、弹性模量的变化对衬砌混凝土温度应力的影响。当计入围岩蠕变时,分析了在均匀围岩和含软弱夹层围岩条件下,围岩蠕变对衬砌混凝土温度应力的影响。混凝土徐变对温度应力的影响显着,所以在仿真计算过程中考虑徐变作用。根据仿真计算结果,综合各影响因素,考虑软弱夹层及围岩蠕变对水工隧洞衬砌混凝土温度应力的影响主要特点如下:贯穿式软弱夹层对一定范围内的混凝土第一主应力的历史最大值起增大作用,增幅约为3.02%106.11%,主要表现在衬砌外表面;贯通式软弱夹层对混凝土第一主应力的历史最大值普遍起减小作用,减幅约为0.95%11.57%;考虑均匀围岩的蠕变,混凝土第一主应力的历史最大值减小约0.22%5.86%;考虑含贯穿式软弱夹层的围岩蠕变,混凝土第一主应力的历史最大值减小约3.10%9.12%,在特殊位置增大不超过0.30%;考虑含贯通式软弱夹层的围岩蠕变,混凝土第一主应力的历史最大值减小约1.68%10.43%,在特殊位置增大不超过0.14%。因此,在进行水工隧洞衬砌混凝土温度应力仿真计算时,贯穿式软弱夹层应当给予考虑,贯通式软弱夹层甚至可以忽略。考虑围岩蠕变时,能够合理的模拟围岩与衬砌之间的相互作用。为水工隧洞衬砌混凝土的温控防裂提供参考。
曾博文[4]（2019）在《不良地质条件下双护盾TBM掘进适应性研究及施工安全性评价》文中研究说明传统的隧道开挖,依靠人工、爆破等方式将岩体破碎后,再将碎渣运出隧道,根据围岩条件的不同,进行支护和衬砌。但如面对深长隧道,传统的矿山爆破法将会面临施工速度慢、劳动强度高、安全保障低等问题,与此相对应,全面隧道掘进机（Tunnel,Boring Machine,简称TBM）的出现,使得隧道的机械化施工成为可能。目前应用TBM掘进开挖的项目越来越多。但同时产生的问题也越来越多。由于隧洞的埋深加大,地质条件也越来越多样化,不良地质条件会越来越多,这些地质条件对TBM掘进的影响极大,轻者影响了TBM掘进效率,拖慢工程进度,增加工程成本,严重时会导致机器卡死在岩体中,导致刀盘或护盾被损毁。本文以双护盾TBM为例,结合尼泊尔巴瑞巴贝引水隧洞（BBDMP）工程,分析双护盾TBM在不同地质条件下的掘进方式,深入研究了双护盾TBM掘进过程中的力学响应,阐明了双护盾TBM动态掘进过程的数值模型实现过程,探明了不同掘进模式下的TBM护盾被卡的判断标准,主要研究内容与成果如下:（1）结合以往TBM工程对比分析了双护盾TBM在不同地层条件下的掘进模式,对前护盾、后护盾、撑靴盾、豆砾石、管片、围岩等结构的空间位置关系进行研究。（2）分析了在泥岩和砂岩地层中掘进时的力学响应。在考虑了护盾与围岩之间的不均匀间隙、TBM推进参数（扭矩和推力）、豆砾石层和管片、撑靴盾提供的支撑力等因素的基础上,建立双护盾TBM两种不同掘进模式下的全动态施工数值模型,对围岩位移、塑性区分布、管片内力进行了详细探讨。（3）研究遍布节理模型的几何参数和力学参数,建立二维平面节理边坡模型验证该节理模型的有效性。基于尼泊尔BBDMP引水隧洞的巴瑞断裂带中的发育节理形态,建立双护盾TBM穿越断层破碎带区域的力学数值模型,分析了节理组对双护盾TBM掘进的影响。（4）分析隧洞开挖围岩LDP曲线分布规律,基于LDP曲线分析地层与TBM之间的相互作用机制;提出双护盾TBM掘进过程中的卡机判断的必要条件和充分条件,基于数值计算的结果探讨尼泊尔BBDMP引水隧洞掘进过程中的卡机事故出现的可能性。
邓鹏海[5]（2019）在《深部软弱地层TBM掘进挤压变形卡机及防控过程FDEM数值模拟研究》文中指出在深长隧洞的开挖中,宜首选具有施工速度快、效率高、隧洞成型好、对周边环境影响小以及作业安全环保等优点的TBM（全断面隧道掘进机）工法。然而,遗憾的是,TBM法也不是万能的,其最大的问题在于适应性的问题,即在一条长达十几甚至几十公里的隧洞中,围岩的性质是千变万化的,TBM应对这种围岩条件变化时不如钻爆法灵活。这就造成了TBM卡机事故时常发生,从而带来巨大经济损失和工期延长。本文采用FDEM数值模拟方法研究了深部软弱地层TBM掘进挤压变形卡机及防控过程这一问题,主要研究内容如下:（1）系统总结了有限元——离散元耦合方法（FDEM）从提出至今的发展状况及在岩石力学领域的应用状况,前者包括算法改进、网格敏感性分析和参数标定等,后者主要为地下工程开挖及围岩稳定性控制模拟、岩石边坡稳定性分析、岩石水压致裂模拟、岩石破裂声发射模拟和岩石室内试验模拟等;并提出了它目前仍存在的不足,对今后FDEM的发展具有一定指导意义。（2）以室内试验和实际工程为参考尺度,研究了不同尺寸的室内样品所能采用的最大网格尺寸和最大加载速率;研究了实际隧洞开挖模拟时网格尺寸的选取方法。当采用核心材料软化法进行二维隧洞开挖模拟时,核心材料的软化需待模型处于准静态时（模型动能小于某一特定值,称为临界动能）方可进行下一步的软化,研究了临界动能的选择方法,同时分析了核心材料应至少采用多少软化步数和应采用怎样的软化曲线进行。（3）在实际工程中,岩石强度的时效性不可忽略,因为隧洞围岩或支护物在短期内是稳定的,然而经过一段时间后,可能发生破裂。根据时间效应引起岩石长期强度的劣化程度（与瞬时强度的比值）不随围压改变这一假设,提出了岩石粘聚力和内摩擦角随时间的劣化公式。研究了单轴抗压强度、抗拉强度和弹性模量的劣化对隧洞开挖后围岩破裂碎胀过程的影响,并得到实际工程的验证。（4）当掌子面和TBM双重径向支撑效应并存时,可采用网格覆盖网模拟TBM卡机过程,核心材料单元与TBM单元相互不发生接触,与围岩的接触作用各自单独计算,可直接体现TBM与围岩间的不均匀径向间隙。根据这一方法,研究了ABH输水隧洞TBM在连续掘进和停机状态下的卡机全过程。（5）围岩改性和设备改造是常用的预防TBM卡机的方法,前者通常包括预注浆和超前管棚/小导管/锚杆（属于三维问题）等,而后者一般有加大扩挖间隙、注入润滑剂和增大TBM额定推力等。研究了在预注浆和加大扩挖间隙下TBM卡机预防实施效果。也研究了当TBM发生卡机后的脱困全过程。
刘琪[6]（2018）在《TBM盘形滚刀破岩过程岩石损伤破裂监测及FDEM模拟研究》文中进行了进一步梳理在全断面岩石隧道掘进机（TBM,Tunnel Boring Machine）刀盘回转切削破岩过程中,盘形滚刀受TBM运行控制及地层条件多变性的影响,除产生正常磨损外还存在大量的非正常破坏,这极大地增加了隧道的建设成本,同时也降低了 TBM掘进效率。对TBM滚刀破岩机理的合理解释是掘进机刀盘刀具设计及TBM运行策略优化的理论基础,对提高TBM运行的高效性与经济性具有重要意义,而准确地获取刀具作用下岩石的真实损伤破裂演化过程信息是构建合理的TBM滚刀破岩机理模型的重要部分。本文在前人的研究基础上,采用自行设计加工的试验装置开展了类平面应力状态下的楔刀侵入破岩试验与双向围压约束下的滚刀侵入破岩试验,试验中引入了红外热像（IRT）和声发射（AE）等无损测试方法用以获取岩石的损伤破裂演化信息,并基于此对岩石损伤破裂发展规律进行了定量分析。另一方面,为对刀具破岩过程中岩石损伤破裂机制进行细观解释和分析,在有限元-离散元耦合方法（FDEM）中引入了一种基于随机分布的非均匀模型计算方法,并提出了一套模型细观参数标定流程,并以这一方法模拟了不同加载条件下的TBM刀具破岩过程,重点分析了岩石损伤破裂和声发射活动演化发展规律。得到的主要结论如下:（1）通过对二维楔刀侵入破岩试验进行红外热像及声发射定位监测,获取并分析了不同加载条件下岩石的损伤破裂演化规律。试验中楔刀贯入作用下岩石试样表面出现了不均匀的温升,其可用空腔膨胀模型进行解释。模型中核心区、塑性区、弹性区的温升机制分别对应为岩石的破裂热效应、热塑效应及热弹效应。岩石在不同的热力耦合效应下其能量耗散速率不同,产生了不同幅度的温升,利用这一现象对刀具破岩过程中岩石损伤区范围的演化发展进行了定量分析。结果表明,刀具作用下岩石塑性区与核心区顺次出现并发展,这与经典的空腔膨胀模型中两者同时产生及发展的假定不一致。对比不同刃角的楔刀侵入破岩,结果表明120°刃角的楔形压头其贯入作用下产生的岩石损伤区更宽,具有更高的岩石切削效率。当采用具有一定磨损宽度的楔形压头贯入岩石时,岩石损伤区呈半椭圆形,在贯入轴向上具有更大的损伤破裂范围。当侧向约束应力或围压超过某一临界值时,贯入作用下的岩石破坏模式存在明显的脆—延性转化。同时,将基于红外热像监测结果估计的岩石损伤区范围与基于岩石材料理想弹塑性假定及Mohr-Coulomb屈服准则的空腔膨胀模型理论值进行了对比,指出了后者的不足。（2）在对双向围压约束下的滚刀侵入破岩试验及其声发射监测结果的定量分析中,引入和发展了一种基于自动到时拾取和波形相似性评价技术的改进声发射定位算法,获得了良好的声发射事件定位效果。采用半球统计模型对离散声发射事件的时空演化进行了定量分析,揭示了刀具贯入作用下岩石损伤区的发展规律。分析结果表明,滚刀侵入作用下岩石损伤区范围扩展速度呈现出先快后慢的特征;对于同种岩石,采用常截面（CCS）滚刀引起的岩石单位侵深损伤区半径大于V型滚刀;而采用相同刀具侵入破岩时,硬岩中的单位侵深损伤区半径要大于软岩。同时也对比了 CCS滚刀与V型滚刀破岩过程中的荷载响应及岩石破裂模式上的差异。而对岩石主裂纹（面）上不同破坏区的显微观测结果表明,在刀具侵入作用下,岩石压碎区的破裂机制主要为剪切破坏型,扩展开来的中间主裂纹面则为拉伸破坏型。另一方面,当围压大小不足以使岩石产生平行于自由面的板裂化破坏时,随着围压增大,滚刀破岩受到的抑制作用越来越强,滚刀单位侵深损伤区半径也随着围压的增大而减小;当围压达到所约束岩石的临界围压值时,岩石中将产生平行于自由面的板裂破坏面,并与随后刀具侵入产生的诱发破裂面贯通,形成裂隙网络,对刀具贯入破岩产生了促进作用。最后,针对存在单一主破裂面的试样,提出了一种基于声发射事件离散分布特征的岩石试样宏观破裂面演化过程估计方法,但该方法还有待进一步发展和完善。（3）通过所提出的模型细观参数标定流程,在FDEM中引入的基于随机分布的非均匀模型计算方法可以很好地模拟岩石在荷载作用下的渐进损伤破裂发展过程及声发射活动,并采用该方法对TBM单滚刀、双滚刀以及三（多）滚刀侵入破岩问题分别进行了模拟,同时也分析了围压、相邻滚刀刀间距等因素对刀具破岩的影响规律。结果表明,单滚刀侵入破岩过程中,刀具下方存在一剪切微破裂大量聚集的压碎区,其范围和破裂程度随着刀具侵深的增加而增加。当刀具法向作用力达到峰值后,张拉型的侧向裂纹开始聚集萌生并迅速扩展,形成了侧向可剥离岩片,而这一过程也伴随着刀具下方区域岩石的剧烈破碎。声发射事件及其能量释放的统计结果则表明,剪切破裂在数量及能量释放上均占有绝对主导地位,是微破裂产生的主要机制。另一方面,围压的增大对滚刀破岩产生了明显的抑制作用。而对不同刀间距相邻双滚刀侵入破岩过程的分析表明,当滚刀刀间距超过一定范围时,由滚刀侵入产生的侧向裂纹将难以相互贯通,因而无法形成有效的刀间岩石片裂。相邻多滚刀侵入破岩过程的模拟结果则再次证明,刀具侵入破岩过程中其下方的岩石损伤破裂区内具有最为剧烈的能量释放与耗散,是刀具切削破岩的主要耗能区,而直接用于岩石有效片裂形成的能量只占刀具破岩过程输入机械能的较小部分。采用非均匀模型的FDEM方法可以较好模拟不同工况下TBM滚刀侵入作用引起的岩石渐进损伤破裂发展过程。
齐祥[7]（2017）在《深部复合地层TBM选型与掘进适应性分析及评价软件开发》文中进行了进一步梳理随着我国交通、水利和资源开发基础设施建设重心向西部迁移,深长隧道的修建必不可少。从技术、经济和工期综合比较,采用TBM工法是首选。由于在深部复合地层条件下TBM工法的选用和实施会遇到较多困难,因此需要对其选型与掘进适应性进行深入分析。本论文采用理论分析和软件编程方法,对深部复合地层TBM选型及掘进适应性评价进行了深入研究。论文的主要工作和取得成果如下。（1）通过广泛调研国内外研究现状,结合专家意见及工程案例,筛选了与TBM选型及掘进适应性强相关的TBM设计、地质特征条件、不良地质问题及施工组织等因素;构建了 TBM选型指标体系与TBM掘进适应性指标体系。（2）首先采用模糊综合评价理论确定了选型及掘进适应性指标模糊隶属函数;然后采用层次分析法确定了全部评价指标的权重与排序;在此基础上构建了深部复合地层TBM选型与掘进适应性的评价模型。（3）基于TBM选型和掘进适应性评价模型,采用Microsoft的Visual Studio平台和Access数据库以及Visual C#计算机语言,开发了"深部复合地层TBM选型及掘进适应性评价专家系统"专业评价软件;该软件具有计算准确高效、功能多样、操作过程与结果实时显现、数据环境安全等特点。（4）采用所开发的评价软件,对辽西北供水工程、重庆轨道交通6号线工程、引大济湟引水工程、达坂隧道工程四项代表性工程的TBM选型与掘进适应性进行了评价,评价结果与实际工程相比表明,所推荐的机型合理,掘进适应度与实际隧道掘进情况相符,表明了该评价软件具有准确性与实用性。本文的研究成果为深部复合地层TBM选型与掘进适应性评价提供了有效的分析工具,具有重要的理论和工程实用价值。
张程[8]（2016）在《基于流固耦合隧洞的有限元分析及其仿真》文中研究指明近年来,由于我国在西部地区交通和水利工程项目比较多,积累了丰富的施工经验,在隧道与地下工程技术上已取得阶段性的发展。隧道与地下工程有着不同于地面建筑的工程复杂性。造成地下隧洞工程复杂性的因素主要有:一是爆破、初期支护等施工人为因素;二是地应力、岩溶、地下水等一系列复杂的地质自然条件。其中作为自然因素之一的地下水是引起隧道安全隐患、施工困难和超支预算费用的主要原因。然而将渗流视为非耦合问题来研究,盲目简化计算会使计算结果产生较大的偏差。因此考虑流固耦合隧洞渗流影响问题的研究具有重要意义。本文对隧洞施工期的围岩应力应变进行了分析;基于ANSYS建立了两种方案（即有水量交换和无水量交换）下的施工期隧洞渗流计算模型并进行了渗流分析,分析了两种方案下,不同地下水位与渗流量的变化关系;分析了隧洞施工期渗流场单向耦合作用下围岩应力应变的特点。结果表明:有限元计算得到的隧洞应力应变符合一般规律,两种渗流计算模型方案的渗流量随着地下水位的上升也基本呈线性增加的形式。渗流和应力耦合时,渗流破坏了施工期隧道工程原有位移场和应力场的对称性,改变了其位移和应力的分布规律,此外,隧道右侧边墙和底板之间的应力和位移均较大,应关注此区域的应力变化来确保隧洞的结构安全。
李禹霏[9]（2015）在《高原深埋TBM施工隧洞岩爆风险评估及对策研究》文中认为21世纪以来,我国隧洞工程发展总趋势是“长、大、深”,即长度大、大断面和大埋深。地下隧洞围岩的稳定性直接影响着地下工程的成败,而岩爆是大型地下工程中常常遇到的重要地质灾害之一。以高原深埋TBM施工隧洞岩爆为研究对象,补充了隧址区片岩室内岩石力学试验,归纳了隧址区4种岩样室内岩石力学试验结果,分析了研究区原岩应力场和二次应力场,运用强度理论和神经网络对研究区的岩爆进行了风险评估,在此基础上提出了岩爆洞段的施工措施。研究岩爆的风险与施工对策,有利于及早发现问题,降低岩爆带来的损失,同时为雅鲁藏布江下游的规划设计提供依据。取得如下几点研究成果:（1）片岩室内力学试验结果表明:常规三轴试验中,轴压受围压影响较大,较小的围压都可以使轴压的峰值强度明显提高。在卸围试验中,卸围条件下的应力-应变曲线包含弹性-屈服-脆性-塑性四个阶段,且曲线存在明显的屈服阶段;对不同卸围速率试验分析发现,卸围速率过快会导致试样的加速破坏。（2）对研究区的原岩应力场和二次应力场的分析,研究区属极高应力区,估算出最大主应力值约为80 MPa,且主应力值随埋深的增加而增加。此外,基于有限元分析方法实现了原岩应力场的数值模拟。结果表明,隧洞轴线最大主应力值约为76 MPa,由于受断层的影响,其在断层附近减小了约10 MPa。随后,对埋深2000 m条件下的二次应力场的空间分布特征进行分析,结果表明,岩爆发生位置可能受应力差的影响,引水隧洞掌子面到2倍洞径区是岩爆高发段。（3）运用强度判据和能量判据分别对研究区的岩爆进行评估。结果表明,该区域以弱中等岩爆为主,部分区域存在强烈岩爆发生的可能。此外,运用BP神经网络对岩爆倾向性进行评估,其结果为弱中等岩爆,与判据结果基本一致。（4）由于岩爆的成因主要取决于隧洞的应力条件和施工触发,提出本工程岩爆洞段的施工应采取预防为主,防治结合的方案。同时考虑到距掌子面到2倍洞径处为岩爆多发段,从支护措施方面考虑,及时有效地实施支护不仅能够改善地应力的大小和分布,同时还能使隧洞周边岩体的应力状态从平面变为空间三向受力状态,进而实现减缓或避免岩爆地质灾害的发生。
姚天宝[10]（2015）在《单护盾TBM在引洮7#隧洞中的应用》文中研究表明引洮供水工程是甘肃省继引大入秦工程后,又一个具有跨时代意义的宏伟工程,解决了甘肃中西部干旱地区的缺水问题。7#隧洞是引洮工程中极具典型的长大深埋隧洞,其使用的单护盾TBM掘进机在我国水利工程属于首例,开创了单护盾TBM隧洞施工的先河,具有很大的研究价值。作者在TBM施工阶段进入施工现场,进行了大量隧洞资料的搜集和整理工作。对引洮工程数十年积累的工程地质勘察资料进行整理分析,并结合本次工程中地质勘查数据对该隧洞地质情况做了详细的归纳、总结。同时阅读了大量有关TBM隧洞施工的书籍和优秀硕博论文,为本论文的撰写和研究方法做了准备。论文从以下几个方面进行了研究:（1）详细的介绍了TBM掘进机的发展应用状况、TBM分类和适用条件,TBM设备组成及破岩机理,系统分析影响TBM掘进性能的主要参数。（2）从引洮7#隧洞设计、施工、工程地质、经济性和施工工期情况,详细分析TBM掘进机选型的基本原则,选择出适合该工程施工的单护盾TBM掘进机。（3）采用经典普氏压力拱理论对隧洞管片环进行围岩压力计算,选择了适合围岩—管片衬砌结构的梁—弹簧模型理论,并借助ANSYS有限元软件对引洮7#隧洞管片环的变形和内力进行了分析研究。（4）结合引洮供水工程7#隧洞工程资料,采用有限元Drucker-Prager屈服准则和ANSYS软件中的单元“生死”技术对隧洞的开挖过程进行三维数值模拟,并分析了开挖前后围岩的应力变形情况、开挖不同阶段围岩的应力变形和管片衬砌的受力情况。（5）分析引洮7#隧洞TBM在不良地质洞段地质灾害情况,针对不同地质灾害提出的整改措施,选择出适宜该隧洞的施工技术和施工方法。
二、万家寨引水隧洞成洞和运行的有限元分析(英文)（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、万家寨引水隧洞成洞和运行的有限元分析(英文)（论文提纲范文）
（1）TBM穿越破碎带刀盘卡机机理与工程应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状及评述 |
| 1.2.1 TBM卡机致灾类型 |
| 1.2.2 TBM卡机理论研究 |
| 1.2.3 TBM卡机试验研究 |
| 1.2.4 TBM卡机数值研究 |
| 1.2.5 TBM卡机防控脱困技术 |
| 1.2.6 国内外研究现状评述 |
| 1.3 研究内容、创新点与技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 研究方法与技术路线 |
| 1.3.3 创新点 |
| 第二章 TBM穿越破碎带模型试验系统研发 |
| 2.1 TBM隧道掘进模拟相似准则 |
| 2.1.1 相似准则的量纲分析法 |
| 2.1.2 机器-土体系统相似模拟理论 |
| 2.1.3 TBM-围岩系统相似理论 |
| 2.1.4 TBM-围岩系统相似模拟准则 |
| 2.2 TBM破碎带掘进模型试验系统研制 |
| 2.2.1 试验系统概述 |
| 2.2.2 TBM缩尺模型 |
| 2.2.3 围岩模拟系统 |
| 2.2.4 控制监测系统 |
| 2.3 青岛地铁TBM过破碎带刀盘卡机模型试验 |
| 2.3.1 工程背景 |
| 2.3.2 相似材料配制 |
| 2.3.3 模型试验方案 |
| 2.3.4 掘进过程模拟 |
| 2.4 TBM过破碎带刀盘卡机灾变演化规律 |
| 2.4.1 破碎带塌落拱形态分析 |
| 2.4.2 TBM刀盘扭矩变化规律 |
| 2.4.3 刀盘面板受挤压力变化规律 |
| 2.4.4 刀盘推力变化规律 |
| 2.4.5 排渣率变化规律 |
| 2.4.6 应力场变化规律 |
| 2.4.7 位移场变化规律 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 TBM过破碎带刀盘卡机机制分析 |
| 3.1 模型试验设计 |
| 3.1.1 试验方法 |
| 3.1.2 试验方案 |
| 3.2 TBM破碎带掘进适应性分析 |
| 3.2.1 刀盘转速 |
| 3.2.2 推进速度 |
| 3.2.3 隧道埋深 |
| 3.2.4 断层宽度 |
| 3.2.5 断层充填介质 |
| 3.3 TBM过破碎带刀盘卡机机制分析 |
| 3.3.1 地质与掘进参数影响规律分析 |
| 3.3.2 断层破碎带掘进TBM响应识别特征 |
| 3.3.3 刀盘卡机灾害演变规律 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 TBM过破碎带机-岩相互作用分析 |
| 4.1 TBM过破碎带数值模拟计算方法 |
| 4.1.1 硬岩地层掘进模拟方法 |
| 4.1.2 破碎带地层掘进模拟方法 |
| 4.2 数值计算模型 |
| 4.2.1 模型建立 |
| 4.2.2 TBM硬岩切削掘进动态仿真 |
| 4.3 TBM过破碎带多元信息演变规律 |
| 4.3.1 破碎带地层土拱效应分析 |
| 4.3.2 破碎带地层位移场演变规律 |
| 4.3.3 破碎带地层应力场演变规律 |
| 4.3.4 TBM负载演变规律 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 TBM过破碎带刀盘卡机力学模型 |
| 5.1 开挖面极限支护力计算 |
| 5.1.1 “连拱-截锥体”模型 |
| 5.1.2 模型参数确定 |
| 5.1.3 端承拱 |
| 5.1.4 摩擦拱 |
| 5.1.5 截锥体 |
| 5.1.6 模型验证 |
| 5.1.7 支护力影响因素分析 |
| 5.1.8 开挖扰动及坍塌土体区域预测 |
| 5.2 TBM刀盘扭矩计算 |
| 5.2.1 刀盘扭矩主控因素 |
| 5.2.2 扭矩计算模型及卡机判据 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 工程应用 |
| 6.1 工程事故灾害 |
| 6.1.1 工程概况 |
| 6.1.2 刀盘卡机致灾过程 |
| 6.1.3 刀盘卡机理论判识及致灾原因分析 |
| 6.2 断层破碎带刀盘卡机脱困注浆治理 |
| 6.2.1 断层破碎带刀盘卡机治理难点 |
| 6.2.2 断层带松动塌落界限 |
| 6.2.3 断层破碎带刀盘卡机注浆加固治理原则 |
| 6.2.4 注浆加固治理方案 |
| 6.2.5 注浆加固材料及参数控制 |
| 6.3 断层破碎带注浆加固工艺 |
| 6.3.1 前进式分段注浆工艺 |
| 6.3.2 深部定域控制注浆工艺 |
| 6.4 施工过程及效果 |
| 6.4.1 注浆加固施工过程 |
| 6.4.2 注浆过程效果检验 |
| 6.4.3 注浆加固效果检验 |
| 6.4.4 TBM脱困掘进效果 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及参与的项目 |
| 博士期间发表的论文 |
| 博士期间获得/申请的专利 |
| 博士期间参与的科研项目 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（2）中部引黄工程输水隧洞涌水综合治理方案的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 隧洞涌水危害 |
| 1.2.1 隧洞地下水主要来源 |
| 1.2.2 隧洞涌水分类 |
| 1.2.3 隧洞涌水的不良影响 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 目前隧洞涌水量的预测及其主要治理措施 |
| 1.4.1 涌水量的预测方法 |
| 1.4.2 隧洞涌水主要治理措施 |
| 1.5 目前隧洞施工的超前地质预报工作 |
| 1.5.1 隧洞施工过程中超前地质预报的工作内容 |
| 1.5.2 超期地质预报的几种方法介绍 |
| 1.6 本文研究内容 |
| 第二章 中部引黄工程概况 |
| 2.1 工程基本情况 |
| 2.2 工程施工难度及特点 |
| 第三章中部引黄工程3#隧洞TBM标段TBM施工涌水治理方案 |
| 3.1 工程概况 |
| 3.1.1 地貌状况 |
| 3.1.2 水文地质 |
| 3.1.3 工程地质 |
| 3.2 涌水量估算 |
| 3.3 TBM1 标涌水洞段基本情况 |
| 3.3.1 地层岩性 |
| 3.3.2 地质构造 |
| 3.3.3 水文地质 |
| 3.3.4 工程地质评价 |
| 3.3.5 隧洞设计涌水量估算 |
| 3.3.6 已揭露地层情况 |
| 3.3.7 超前地质预报情况分析 |
| 3.4 TBM施工过程中涌水情况 |
| 3.5 涌水排水处理优化方案 |
| 3.5.1 反坡排水整体方案 |
| 3.5.2 后配套机泵配置优化 |
| 3.5.3 优化后排水系统 |
| 3.5.4 主洞阶梯坝排水系统 |
| 3.5.5 隧洞排水系统供电优化 |
| 3.6 涌水堵水处理方案 |
| 3.6.1 掌子面侧壁堵水方案 |
| 3.6.2 掌子面超前注浆方案 |
| 3.6.3 注浆堵水效果 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 中部引黄工程西干施工23 标钻爆法施工涌水治理方案 |
| 4.1 工程概况 |
| 4.1.1 工程完成情况 |
| 4.1.2 前期勘察工作量布置及地质概况 |
| 4.1.3 剩余段地质情况及评价 |
| 4.1.4 隧洞涌水量分析 |
| 4.1.5 已开挖段涌(渗)水量估算 |
| 4.2 排水实施方案 |
| 4.2.1 实施原则 |
| 4.2.2 支洞排水布置(水泵选型、水泵、管线布置) |
| 4.2.3 主洞排水布置 |
| 4.2.4 排水能力 |
| 4.2.5 水泵、管道计算论证 |
| 4.2.6 施工供电分析 |
| 4.2.7 主要设备、材料配置 |
| 4.3 堵水处理方案 |
| 4.3.1 洞内涌水情况 |
| 4.3.2 8#支洞下游掌子面补充地质勘探情况 |
| 4.3.3 灌浆设备及材料要求 |
| 4.3.4 灌浆相关指标 |
| 4.3.5 掌子面超前预灌浆施工 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读工程硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（3）软弱夹层及围岩蠕变对水工隧洞混凝土温度应力的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 水工隧洞的发展概况 |
| 1.1.2 水工隧洞衬砌混凝土的裂缝问题 |
| 1.1.3 本课题的研究意义 |
| 1.2 本课题国内外研究现状 |
| 1.2.1 混凝土温控的研究现状 |
| 1.2.2 混凝土徐变的研究现状 |
| 1.2.3 结构面对地下洞室影响的研究现状 |
| 1.2.4 岩石蠕变的研究现状 |
| 1.3 主要研究内容和技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 混凝土温度场求解的基本原理 |
| 2.1 热传导方程与边值条件 |
| 2.1.1 热传导方程 |
| 2.1.2 温度场的边值条件 |
| 2.2 温度场计算的有限元理论 |
| 2.2.1 三维热传导问题的变分原理 |
| 2.2.2 稳定温度场的有限元法 |
| 2.2.3 不稳定温度场的隐式解法 |
| 2.3 水泥水化热与混凝土绝热温升 |
| 2.3.1 水泥水化热 |
| 2.3.2 混凝土绝热温升 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 混凝土徐变应力计算的基本理论 |
| 3.1 空间问题的有限单元法 |
| 3.2 混凝土的应力-应变关系 |
| 3.2.1 混凝土的变形 |
| 3.2.2 常应力作用下混凝土的应变 |
| 3.2.3 变应力作用下混凝土的应变 |
| 3.3 混凝土徐变的基本理论 |
| 3.3.1 混凝土徐变的计算理论 |
| 3.3.2 混凝土徐变的理论模型 |
| 3.4 混凝土温度徐变应力分析的有限元计算 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 ANSYS在混凝土温度徐变应力计算中的应用 |
| 4.1 ANSYS软件介绍 |
| 4.2 ANSYS的热-结构耦合分析 |
| 4.3 ANSYS的二次开发技术 |
| 4.3.1 APDL参数化设计语言 |
| 4.3.2 用户可编程特性UPFs |
| 4.3.3 UPFs用户子程序 |
| 4.4 ANSYS仿真过程中的关键步骤 |
| 4.4.1 温度场计算 |
| 4.4.2 施加初始地应力 |
| 4.4.3 应力场计算 |
| 4.5 程序设计流程图 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 软弱夹层对衬砌混凝土温度应力的影响研究 |
| 5.1 计算参数 |
| 5.1.1 基本资料 |
| 5.1.2 围岩和混凝土的材料参数 |
| 5.2 计算模型与边值条件 |
| 5.2.1 计算模型 |
| 5.2.2 边值条件 |
| 5.3 计算方案及荷载组合 |
| 5.4 考虑贯穿式软弱夹层的衬砌混凝土温度应力分析 |
| 5.4.1 贯穿式软弱夹层倾角变化的影响 |
| 5.4.2 贯穿式软弱夹层厚度变化的影响 |
| 5.4.3 贯穿式软弱夹层弹性模量变化的影响 |
| 5.5 考虑贯通式软弱夹层的衬砌混凝土温度应力分析 |
| 5.5.1 贯通式软弱夹层倾角变化的影响 |
| 5.5.2 贯通式软弱夹层距开挖轮廓距离变化的影响 |
| 5.5.3 贯通式软弱夹层厚度变化的影响 |
| 5.5.4 贯通式软弱夹层弹性模量变化的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 围岩蠕变对衬砌混凝土温度应力的影响研究 |
| 6.1 岩石蠕变理论 |
| 6.2 围岩蠕变计算参数 |
| 6.3 计算方案及荷载组合 |
| 6.4 考虑围岩蠕变的衬砌混凝土温度应力分析 |
| 6.4.1 均匀围岩蠕变的影响 |
| 6.4.2 含贯穿式软弱夹层围岩蠕变的影响 |
| 6.4.3 含贯通式软弱夹层围岩蠕变的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（4）不良地质条件下双护盾TBM掘进适应性研究及施工安全性评价（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 TBM掘进参数和掘进适应性研究 |
| 1.2.2 围岩与TBM相互作用研究现状 |
| 1.2.3 TBM在不良地质段的卡机判别及预防研究现状 |
| 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 |
| 第二章 完整地层条件下双护盾TBM掘进过程施工力学响应分析 |
| 2.1 问题的提出 |
| 2.2 双护盾TBM结构特点及掘进模式 |
| 2.2.1 双护盾TBM结构特点 |
| 2.2.2 双护盾TBM掘进模式 |
| 2.3 依托工程简介 |
| 2.3.1 地形地貌 |
| 2.3.2 地层岩性 |
| 2.4 双护盾TBM各组成部分及其掘进过程的数值实现 |
| 2.4.1 双护盾TBM各组成部分空间位置关系 |
| 2.4.2 双护盾TBM掘进过程的数值实现 |
| 2.4.3 计算参数 |
| 2.4.4 接触设置 |
| 2.5 计算结果 |
| 2.5.1 竖向位移 |
| 2.5.2 水平位移 |
| 2.5.3 塑性区分布 |
| 2.5.4 管片内力 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 围岩破碎条件下双护盾TBM掘进过程施工力学响应分析 |
| 3.1 问题的提出 |
| 3.2 遍布节理模型 |
| 3.2.1 概述 |
| 3.2.2 节理材料的力学行为 |
| 3.3 节理材料模型的验证 |
| 3.3.1 节理边坡验证模型 |
| 3.3.2 计算结果 |
| 3.4 TBM穿越断层破碎带施工力学响应研究 |
| 3.4.1 断层破碎带地质概况 |
| 3.4.2 数值计算结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 地层与TBM相互作用机制研究 |
| 4.1 问题的提出 |
| 4.2 TBM掘进过程围岩LDP曲线分析 |
| 4.2.1 LDP曲线 |
| 4.2.2 双护盾TBM掘进过程的围岩LDP曲线 |
| 4.3 TBM卡机的产生及判据 |
| 4.3.1 基于数值分析的护盾与围岩接触状态分析 |
| 4.3.2 基于数值分析的TBM卡机情况判断 |
| 4.4 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 |
（5）深部软弱地层TBM掘进挤压变形卡机及防控过程FDEM数值模拟研究（论文提纲范文）
| 论文主要创新点 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 深部软弱地层隧洞围岩挤压大变形研究现状 |
| 1.2.2 TBM卡机及防控研究现状 |
| 1.2.3 FDEM数值模拟研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第2章 有限元——离散元耦合方法(FDEM)数值模拟研究进展 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 研究进展概况 |
| 2.2.1 两种FDEM方法比较 |
| 2.2.2 国内外研究概况 |
| 2.3 FDEM方法的研究 |
| 2.3.1 算法改进 |
| 2.3.2 网格敏感性分析 |
| 2.3.3 参数标定 |
| 2.3.4 软件开发和并行计算 |
| 2.4 FDEM在岩石力学及岩石工程中的模拟研究进展 |
| 2.4.1 地下工程开挖及围岩稳定性控制模拟 |
| 2.4.2 岩石边坡稳定性分析 |
| 2.4.3 岩石水压致裂模拟 |
| 2.4.4 岩石破裂声发射模拟 |
| 2.4.5 岩石室内试验模拟 |
| 2.5 存在问题 |
| 2.6 小结 |
| 第3章 实验室尺度和工程尺度FDEM数值模拟网格尺寸敏感性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 室内试验和输入参数 |
| 3.2.1 室内试验结果 |
| 3.2.2 参数标定结果 |
| 3.3 室内模拟试验试件网格尺寸和加载速率敏感性分析 |
| 3.3.1 研究现状 |
| 3.3.2 岩样和加载板间摩擦系数k的影响 |
| 3.3.3 网格尺寸敏感性分析 |
| 3.3.4 加载速率敏感性分析 |
| 3.3.5 三轴压缩模拟结果 |
| 3.4 隧洞开挖模拟网格尺寸敏感性分析 |
| 3.4.1 研究现状 |
| 3.4.2 模型简介 |
| 3.4.3 隧洞开挖模拟网格尺寸敏感性分析 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 隧洞开挖FDEM数值模拟软化应力路径的标定 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 二维隧洞开挖模拟原理及在FDEM中的实现方式 |
| 4.3 临界动能的选择方法 |
| 4.3.1 不同临界动能对模拟结果的影响 |
| 4.3.2 临界动能的选取方法 |
| 4.3.3 粘滞阻尼的影响 |
| 4.4 软化时步的标定 |
| 4.5 软化曲线的标定 |
| 4.5.1 不同软化曲线对围岩裂纹扩展的影响 |
| 4.5.2 不同软化曲线对模型动能的影响 |
| 4.5.3 不同软化曲线对应力-位移曲线(收敛-约束法)的影响 |
| 4.6 小结 |
| 第5章 考虑岩石强度时效性的围岩破裂碎胀过程FDEM数值模拟 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 岩石强度/刚度劣化规律 |
| 5.2.1 岩石强度劣化规律 |
| 5.2.2 围压对岩石长期强度和弹模的影响 |
| 5.2.3 工程应用 |
| 5.3 岩石强度劣化过程 |
| 5.4 考虑岩石强度/刚度时效性的隧洞围岩破裂碎胀过程 |
| 5.4.1 隧洞开挖后围岩瞬时响应 |
| 5.4.2 考虑岩石强度劣化的围岩破裂碎胀过程(仅考虑c和θ的劣化) |
| 5.4.3 考虑岩石抗拉强度劣化的隧洞围岩破裂碎胀过程 |
| 5.4.4 考虑岩石刚度劣化的隧洞围岩破裂碎胀过程 |
| 5.4.5 劣化系数α的影响 |
| 5.4.6 考虑瞬时响应和长期强度同时作用下的隧洞围岩破裂碎胀过程 |
| 5.5 工程案例分析 |
| 5.6 小结 |
| 第6章 深部软弱地层TBM卡机过程FDEM数值模拟 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 TBM卡机机理 |
| 6.3 裸洞条件下围岩挤压大变形过程模拟 |
| 6.3.1 工程概况 |
| 6.3.2 计算模型 |
| 6.3.3 隧洞围岩挤压大变形过程模拟结果 |
| 6.4 深部软弱地层TBM卡机过程模拟 |
| 6.4.1 基于网格覆盖的TBM卡机模拟原理 |
| 6.4.2 ABH输水隧洞TBM设备参数 |
| 6.4.3 连续掘进工况下TBM卡机过程模拟 |
| 6.4.4 停机状态下TBM卡机过程模拟 |
| 6.5 小结 |
| 第7章 深部软弱地层TBM卡机防控FDEM数值模拟 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 TBM卡机脱困处理及预防卡机措施 |
| 7.3 加大扩挖间隙预防TBM卡机模拟 |
| 7.4 预注浆预防TBM卡机模拟 |
| 7.4.1 预注浆围岩加固机理 |
| 7.4.2 不同扩挖间隙下预注浆预防TBM卡机模拟 |
| 7.5 TBM卡机后脱困过程FDEM数值模拟 |
| 7.6 小结 |
| 第8章 结论与展望 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 存在不足 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间发表的论文 |
| 致谢 |
（6）TBM盘形滚刀破岩过程岩石损伤破裂监测及FDEM模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及研究目的 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 TBM滚刀破岩理论及破岩力计算研究现状 |
| 1.2.2 TBM滚刀破岩物理试验研究现状 |
| 1.2.3 TBM滚刀破岩数值模拟研究现状 |
| 1.2.4 现有研究工作的不足和有待进一步深入的问题 |
| 1.3 本文主要研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 研究方法与技术路线 |
| 第二章 二维楔刀侵入破岩过程监测分析试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验目的 |
| 2.3 试验设计及实施 |
| 2.3.1 试验装置设计 |
| 2.3.2 岩石试样准备 |
| 2.3.3 试验监测设备及布置 |
| 2.3.4 试验设置及试验过程 |
| 2.4 试验结果分析 |
| 2.4.1 贯入过程中的岩石损伤演化发展 |
| 2.4.2 楔刀刃角的影响 |
| 2.4.3 楔刀磨损宽度的影响 |
| 2.4.4 围压的影响 |
| 2.5 讨论 |
| 2.5.1 试验结果和理论值的比较 |
| 2.5.2 临界裂纹的萌生 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 双向围压下滚刀侵入破岩过程监测分析试验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 滚刀运动分析及破岩机理模型 |
| 3.3 试验设计及实施 |
| 3.3.1 岩石试样准备 |
| 3.3.2 试验装置设计及监测设备 |
| 3.3.3 试验设置及试验过程 |
| 3.4 试验结果分析 |
| 3.4.1 岩石贯入破碎力学响应及声发射特征 |
| 3.4.2 基于声发射事件分布的岩石损伤区定量分析 |
| 3.4.3 岩石不同破碎区的SEM观测 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 围压大小对滚刀破岩过程的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 试验设置 |
| 4.3 不同围压下的岩石破碎荷载响应和破碎形态特征 |
| 4.3.1 滚刀侵入破岩荷载、声发射响应及岩石破碎形态分析 |
| 4.3.2 掌子面围压对TBM滚刀破岩过程的影响 |
| 4.4 不同围压下的岩石损伤声发射响应及损伤演化特征 |
| 4.4.1 基于声发射事件时空演化的岩石损伤区定量估计 |
| 4.4.2 围压大小对滚刀侵入作用下岩石损伤区扩展范围的影响 |
| 4.5 基于声发射的岩石破裂面发展定量估计 |
| 4.5.1 声发射事件时空分布与宏观破裂面关系 |
| 4.5.2 基于密度的DBSCAN聚类算法 |
| 4.5.3 声发射事件聚类拟合面与岩石宏观破坏面的相关性 |
| 4.5.4 破裂面拟合方法评价 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 FDEM原理及岩石破裂的声发射模拟 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 FDEM基本原理 |
| 5.2.1 运动控制方程 |
| 5.2.2 节理单元变形及破坏 |
| 5.2.3 离散单元接触检索及接触力计算 |
| 5.3 声发射事件定义及模型参数标定 |
| 5.3.1 数值方法中的声发射事件定义 |
| 5.3.2 材料非均匀性的引入 |
| 5.3.3 模型细观力学参数的标定 |
| 5.3.4 岩石标定模型中的AE演化 |
| 5.4 单滚刀侵入破岩模型的计算验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 基于FDEM的滚刀破岩过程数值模拟 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 单滚刀侵入破岩机理及其声发射模拟 |
| 6.2.1 单滚刀侵入破岩模型建立及设置 |
| 6.2.2 单滚刀侵入破岩过程模拟 |
| 6.2.3 围压对单滚刀侵入破岩模式的影响 |
| 6.3 双滚刀侵入破岩机理及其声发射模拟 |
| 6.3.1 双滚刀侵入破岩模型建立及设置 |
| 6.3.2 双滚刀侵入破岩过程模拟 |
| 6.3.3 刀间距对相邻滚刀侵入破岩模式的影响 |
| 6.4 三(多)滚刀侵入破岩机理及声发射模拟 |
| 6.4.1 三(多)滚刀侵入破岩模型建立及设置 |
| 6.4.2 三(多)滚刀侵入破岩过程模拟 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 主要内容及结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录Ⅰ 动态时间规整距离Matlab计算程序 |
| 附录Ⅱ 单纯形定位算法Matlab计算程序 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及参与的科研项目 |
| 致谢 |
（7）深部复合地层TBM选型与掘进适应性分析及评价软件开发（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 TBM工法与钻爆法对比 |
| 1.2.2 TBM选型 |
| 1.2.3 TBM掘进适应性评价 |
| 1.2.4 适应性评价方法 |
| 1.3 研究内容及方法 |
| 1.4 研究路线 |
| 1.5 创新点 |
| 2 适应性评价理论及方法 |
| 2.1 适应性分析 |
| 2.1.1 适应性含义 |
| 2.1.2 适应性评价指标体系建立原则 |
| 2.2 模糊数学综合评判方法 |
| 2.2.1 适应性评价方法 |
| 2.2.2 模糊综合评价法 |
| 2.2.3 隶属函数的确定方法 |
| 2.2.4 权重确定方法 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 TBM选型适应性评价模型 |
| 3.1 TBM选型适应性评价体系 |
| 3.1.1 几何条件与线型条件 |
| 3.1.2 地质条件 |
| 3.1.3 不良地质问题 |
| 3.1.4 工期 |
| 3.1.5 TBM选型指标体系 |
| 3.2 TBM选型适应性评价指标隶属函数 |
| 3.2.1 曲线半径 |
| 3.2.2 单轴抗压强度 |
| 3.2.3 岩爆 |
| 3.2.4 断层破碎带 |
| 3.2.5 围岩大变形卡机 |
| 3.2.6 月进尺 |
| 3.3 TBM选型适应性评价权重 |
| 3.3.1 单层次指标权重 |
| 3.3.2 总层次指标权重 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 TBM掘进适应性评价模型 |
| 4.1 TBM掘进适应性评价体系 |
| 4.1.1 TBM施工参数 |
| 4.1.2 地质条件 |
| 4.1.3 不良地质问题 |
| 4.1.4 施工组织 |
| 4.1.5 TBM掘进适应性指标体系 |
| 4.2 TBM掘进适应性评价指标隶属函数 |
| 4.2.1 掘进速度 |
| 4.2.2 总推力 |
| 4.2.3 刀盘转速 |
| 4.2.4 刀盘扭矩 |
| 4.2.5 单轴抗压强度 |
| 4.2.6 岩石完整性系数 |
| 4.2.7 石英含量 |
| 4.2.8 地应力水平 |
| 4.2.9 最大埋深 |
| 4.2.10 岩石磨蚀性系数 |
| 4.2.11 断层破碎带 |
| 4.2.12 围岩大变形卡机 |
| 4.2.13 岩爆 |
| 4.2.14 复合地层 |
| 4.2.15 突涌水 |
| 4.2.16 透水 |
| 4.2.17 高地温 |
| 4.2.18 有害气体 |
| 4.2.19 施工技术水平 |
| 4.2.20 施工管理水平 |
| 4.3 TBM掘进适应性评价权重 |
| 4.3.1 单层次指标权重 |
| 4.3.2 总层次指标权重 |
| 4.4 TBM掘进适应性评价标准 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 TBM选型及掘进适应性评价专家系统软件开发 |
| 5.1 软件开发环境介绍 |
| 5.1.1 Visual Studio集成开发平台 |
| 5.1.2 .NET框架 |
| 5.1.3 Visual C#.NET 语言 |
| 5.1.4 Access数据库 |
| 5.2 软件开发流程 |
| 5.3 软件开发 |
| 5.3.1 主要功能和技术特点 |
| 5.3.2 软件运行界面 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 工程实例验证 |
| 6.1 辽西北供水工程(二段)施工五标TBM施工工程 |
| 6.1.1 依托工程地质条件 |
| 6.1.2 依托工程地质问题 |
| 6.1.3 依托工程TBM设计施工参数 |
| 6.1.4 TBM施工组织 |
| 6.1.5 TBM选型评价 |
| 6.1.6 TBM掘进适应性评价 |
| 6.1.7 评价结果分析 |
| 6.2 重庆轨道交通6号线一期试验段TBM施工工程 |
| 6.2.1 依托工程地质条件 |
| 6.2.2 依托工程地质问题 |
| 6.2.3 依托工程TBM设计施工参数 |
| 6.2.4 TBM施工组织 |
| 6.2.5 TBM选型评价 |
| 6.2.6 TBM掘进适应性评价 |
| 6.2.7 评价结果分析 |
| 6.3 青海引大济湟引水隧洞 |
| 6.3.1 依托工程地质条件 |
| 6.3.2 依托工程地质问题 |
| 6.3.3 依托工程TBM设计施工参数 |
| 6.3.4 TBM施工组织 |
| 6.3.5 TBM选型评价 |
| 6.3.6 TBM掘进适应性评价 |
| 6.3.7 评估结果分析 |
| 6.4 达坂引水隧洞 |
| 6.4.1 依托工程地质条件 |
| 6.4.2 依托工程不良地质问题 |
| 6.4.3 依托工程TBM设计施工参数 |
| 6.4.4 TBM施工组织 |
| 6.4.5 TBM选型评价 |
| 6.4.6 TBM掘进适应性评价 |
| 6.4.7 评估结果分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（8）基于流固耦合隧洞的有限元分析及其仿真（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究目标 |
| 1.4 本文的研究内容 |
| 1.5 本文的创新点 |
| 第2章 隧洞围岩本构模型 |
| 2.1 隧洞围岩弹塑性理论基础 |
| 2.1.1 围岩材料屈服准则 |
| 2.1.2 围岩材料硬化规律 |
| 2.1.3 围岩材料流动规则 |
| 2.2 Mor-Coulomb模型 |
| 2.2.1 Mor-Coulomb屈服准则 |
| 2.2.2 ANSYS二次开发工具UPFs |
| 2.2.3 用应力不变量表示Mor-Coulomb屈服准则 |
| 2.2.4 Mohr-Coulomb屈服准则的弹塑性矩阵 |
| 2.3 隧洞岩土Drucker-Prager屈服准则 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 隧洞初期支护围岩有限元分析 |
| 3.1 某小型电站隧洞工程简介 |
| 3.1.1 水文气象条件 |
| 3.1.2 引水线路工程地质条件 |
| 3.2 隧洞计算模型及方案 |
| 3.2.1 隧洞有限元模型及其材料参数选取 |
| 3.2.2 隧洞围岩初始地应力模拟 |
| 3.2.3 基于ANSYS“生死单元技术”模拟开挖过程 |
| 3.3 施工期隧洞围岩应力应变分析与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 隧道施工期渗流有限元分析 |
| 4.1 隧洞围岩地下渗流问题及求解目标 |
| 4.2 基于ANSYS对隧洞渗流分析的理论基础 |
| 4.2.1 ANSYS模拟分析渗流场 |
| 4.2.2 基于ANSYS确定浸润线和逸出点 |
| 4.3 隧洞工程渗流求解模型 |
| 4.4 两种方案的隧洞渗流场分析 |
| 4.5 隧洞渗流场影响因素的分析与讨论 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 渗流对隧洞围岩工程的耦合分析 |
| 5.1 流固耦合理论提出 |
| 5.2 隧道地下工程流固影响机理 |
| 5.3 岩体流固耦合模型分类 |
| 5.4 基于ANSYS渗流对地下工程的耦合方法 |
| 5.4.1 隧洞渗流场—应力场耦合求解过程 |
| 5.4.2 基于单向耦合作用应力应变结果分析及讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
（9）高原深埋TBM施工隧洞岩爆风险评估及对策研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题依据及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 地应力研究现状 |
| 1.2.2 岩爆机理及风险评估研究现状 |
| 1.2.3 岩爆洞段TBM施工技术研究现状 |
| 1.3 论文研究思路、内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究思路 |
| 1.3.3 技术路线 |
| 第2章 地质环境条件 |
| 2.1 自然地理条件 |
| 2.1.1 地理位置与交通 |
| 2.1.2 气候 |
| 2.1.3 水文 |
| 2.2 区域地质背景 |
| 2.2.1 区域地质构造 |
| 2.2.2 地震 |
| 2.3 工程地质条件 |
| 2.3.1 地形地貌 |
| 2.3.2 地层岩性 |
| 2.3.3 地质构造 |
| 2.4 水文地质条件 |
| 2.5 隧洞工程地质分段与特征 |
| 第3章 隧址区岩石的物理力学特性 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 岩石的物理特性 |
| 3.3 岩石的单轴抗压强度与压缩试验 |
| 3.3.1 试验过程 |
| 3.3.2 试验结果及分析 |
| 3.4 岩石的抗拉强度 |
| 3.4.1 试验过程 |
| 3.4.2 试验结果及分析 |
| 3.5 岩石的三轴试验特征 |
| 3.5.1 试验制备和试样设计 |
| 3.5.2. 试验结果及分析 |
| 3.6 岩石的卸荷特性研究 |
| 3.6.1 不同围压下的卸荷三轴试验 |
| 3.6.2 不同速率下的卸荷三轴试验 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 隧洞的原岩应力场及二次应力场分析 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 原岩应力场的初步估算 |
| 4.2.1 垂直应力场分布规律 |
| 4.2.2 水平应力场分布规律 |
| 4.2.3 最大应力方向 |
| 4.3 原岩应力场的数值模拟研究 |
| 4.3.1 三维地质力学模型的建立 |
| 4.3.2 成果分析 |
| 4.4 二次应力场的平面分布特征研究 |
| 4.4.1 静水压力式的天然应力场 |
| 4.4.2 非均布天然应力场 |
| 4.5 二次应力场轴向分布特征的数值模拟 |
| 4.5.1 计算模型确定 |
| 4.5.2 成果分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 隧洞围岩的岩爆风险评估 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 岩爆的评判及分级 |
| 5.2.1 岩爆的影响因素 |
| 5.2.2 岩爆的烈度 |
| 5.3 基于理论方法的岩爆风险性评估 |
| 5.3.1 强度理论判据法 |
| 5.3.2 能量理论判据法 |
| 5.4 基于BP神经网络的岩爆风险性评估 |
| 5.4.1 神经网络模型的建立 |
| 5.4.2 神经网络的训练与测试 |
| 5.4.3 引水隧洞岩爆预测及结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 岩爆洞段TBM施工对策研究 |
| 6.1 TBM概述 |
| 6.2 TBM掘进施工过程中的主要工程地质问题 |
| 6.2.1 高地应力 |
| 6.2.2 断层破碎带 |
| 6.2.3 软岩 |
| 6.2.4 地下水 |
| 6.2.5 研究区主要地质问题 |
| 6.3 岩爆洞段TBM的施工对策 |
| 6.3.1 弱岩爆洞段的施工对策 |
| 6.3.2 中等岩爆洞段的施工对策 |
| 6.3.3 强烈岩爆洞段的施工对策 |
| 6.4 基于岩爆风险评估的TBM选型建议 |
| 6.4.1 TBM选型影响因素分析 |
| 6.4.2 TBM选型建议 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论与建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得学术成果 |
（10）单护盾TBM在引洮7#隧洞中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 隧洞工程施工探讨 |
| 1.2.1 施工方法探讨 |
| 1.2.2 现代隧洞工程特点 |
| 1.3 TBM技术的发展应用 |
| 1.4 TBM管片衬砌法 |
| 1.5 研究内容 |
| 2 TBM组成结构及工作原理 |
| 2.1 TBM的基本结构 |
| 2.1.1 TBM主机系统 |
| 2.1.2 TBM后配套系统组成 |
| 2.2 TBM的分类 |
| 2.3 TBM破岩原理 |
| 2.4 工程概况 |
| 2.4.1 工程地质条件 |
| 2.4.2 TBM的选型 |
| 2.4.3 TBM掘进段分段地质描述 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 管片衬砌设计理论与计算方法研究 |
| 3.1 管片设计模型理论比较 |
| 3.1.1 惯用法及修正惯用法 |
| 3.1.2 梁一弹簧模型 |
| 3.2 管片衬砌荷载计算方法 |
| 3.2.1 围岩压力 |
| 3.2.2 管片自重 |
| 3.2.3 地基反力 |
| 3.2.4 施工荷载 |
| 3.3 管片衬砌有限元分析理论 |
| 3.3.1 有限元理论及ANSYS软件介绍 |
| 3.3.2 等效节点荷载 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 TBM深埋输水隧洞管片应力变形分析 |
| 4.1 管片衬砌荷载计算 |
| 4.1.1 围岩压力的计算 |
| 4.1.2 管片自重的计算 |
| 4.2 有限元模型 |
| 4.3 有限元计算及结果及其分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 TBM施工过程ANSYS模拟的实现 |
| 5.1 单元生死属性 |
| 5.2 Drucker-Prager准则 |
| 5.3 建立有限元模型 |
| 5.3.1 计算范围和边界条件 |
| 5.3.2 材料参数 |
| 5.4 隧洞开挖过程ANSYS数值分析 |
| 5.4.1 隧洞开挖前后围岩变形情况 |
| 5.4.2 隧洞开挖过程数值模拟 |
| 5.4.2.1 开挖过程围岩变形规律 |
| 5.4.2.2 管片环应力分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 TBM不良地质条件下隧洞施工措施 |
| 6.1 TBM隧洞不良地质情况 |
| 6.1.1 含水疏松砂层地质情况 |
| 6.1.2 含水疏松砂层TBM机“载头”现象 |
| 6.1.3 管片安装完成后出现大量裂缝 |
| 6.2 TBM不良地质条件下隧洞施工措施 |
| 6.2.1 TBM刀盘和盾壳新方案设计 |
| 6.2.2 TBM不良地质条件下隧洞施工措施 |
| 6.2.3 管片裂缝的补救措施 |
| 6.3 本章总结 |
| 7 展望与结论 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
| 攻读学位期间的参与的项目 |
四、万家寨引水隧洞成洞和运行的有限元分析(英文)（论文参考文献）
- [1]TBM穿越破碎带刀盘卡机机理与工程应用[D]. 朱光轩. 山东大学, 2021
- [2]中部引黄工程输水隧洞涌水综合治理方案的研究[D]. 王鑫. 太原理工大学, 2020(01)
- [3]软弱夹层及围岩蠕变对水工隧洞混凝土温度应力的影响[D]. 代海旭. 大连理工大学, 2020(02)
- [4]不良地质条件下双护盾TBM掘进适应性研究及施工安全性评价[D]. 曾博文. 西南交通大学, 2019(03)
- [5]深部软弱地层TBM掘进挤压变形卡机及防控过程FDEM数值模拟研究[D]. 邓鹏海. 武汉大学, 2019(06)
- [6]TBM盘形滚刀破岩过程岩石损伤破裂监测及FDEM模拟研究[D]. 刘琪. 武汉大学, 2018(01)
- [7]深部复合地层TBM选型与掘进适应性分析及评价软件开发[D]. 齐祥. 北京交通大学, 2017(01)
- [8]基于流固耦合隧洞的有限元分析及其仿真[D]. 张程. 青海大学, 2016(08)
- [9]高原深埋TBM施工隧洞岩爆风险评估及对策研究[D]. 李禹霏. 成都理工大学, 2015(04)
- [10]单护盾TBM在引洮7#隧洞中的应用[D]. 姚天宝. 兰州交通大学, 2015(04)