Abstract | 第5-7页 |
Acknowledgements | 第8-21页 |
Chapter 1 Introduction | 第21-35页 |
1.1 Research background | 第21-23页 |
1.2 Introduction to numerical simulation of water inrush | 第23-26页 |
1.2.1 Mechanical mechanism of water inrush characteristics | 第23页 |
1.2.2 Numerical simulation of water inrush through filling structures | 第23-25页 |
1.2.3 Numerical simulation of water inrush through the destruction of water resisting rock mass structure | 第25-26页 |
1.3 Geological structures and types of water inrush | 第26-28页 |
1.3.1 The geological structure model of water inrush | 第26-27页 |
1.3.2 Types of water inrush | 第27-28页 |
1.4 Research route | 第28-29页 |
1.5 Research objects | 第29页 |
1.6 Outline | 第29-32页 |
Reference | 第32-35页 |
Chapter 2 The theory of SEM and flow in fracture and porous media | 第35-75页 |
2.1 The spectral element method | 第35-47页 |
2.1.1 Conceptions of the spectral element method | 第36-41页 |
2.1.2 Local operations | 第41-45页 |
2.1.3 Global operation | 第45-47页 |
2.2 The theory of Semtex | 第47-51页 |
2.2.1 Dimensionless of the NS equations | 第47-48页 |
2.2.2 Linearized NS equations in operator form | 第48-50页 |
2.2.3 Discretization of the NS equations | 第50-51页 |
2.2.4 Time stepping, Exponential mapping and Eigen-systems | 第51页 |
2.3 Introduction of Semtex | 第51-58页 |
2.3.1 Feature of Semtex | 第51-52页 |
2.3.2 The implementation | 第52-53页 |
2.3.3 Boundary conditions for stability analysis | 第53页 |
2.3.4 Basic function of Semtex | 第53-57页 |
2.3.5 Extra controls of Semtex | 第57-58页 |
2.4 Numerical simulation of Semetex | 第58-67页 |
2.4.1 The fracture flow | 第58-60页 |
2.4.2 The water resistance simulation | 第60-65页 |
2.4.3 The porous flow | 第65-67页 |
Appendix(Session file) | 第67-69页 |
Reference | 第69-75页 |
Chapter 3 The establishment of IB-SEM system and verification of fluid-solid interaction | 第75-113页 |
3.1 The rigid immersed boundary method | 第77-82页 |
3.1.1 The immersed boundary method | 第77-78页 |
3.1.2 The rigid immersed boundary method | 第78-80页 |
3.1.3 Simulation of IB-SEM system | 第80-82页 |
3.2 Flow around the fixed particle | 第82-87页 |
3.3 Motion of the single particle in the flow | 第87-97页 |
3.3.1 Governing equations for particle motion | 第87-89页 |
3.3.2 Numerical simulation of the single particle motion | 第89-94页 |
3.3.3 Numerical simulation of the multi particles motion | 第94-97页 |
3.4 Collision model for the numerical simulation | 第97-108页 |
3.4.1 Particle-particle collisions | 第98-101页 |
3.4.2 Particle-wall collisions | 第101-103页 |
3.4.3 The total repulsive force | 第103-104页 |
3.4.4 n particles motion | 第104-108页 |
3.5 Conclusions | 第108页 |
Reference | 第108-113页 |
Chapter 4 The theoretical and numerical analysis of interaction of fillings and water | 第113-143页 |
4.1 Different types of water inrush through filling structures | 第114-118页 |
4.1.1 Different types of filling structures and influence on water inrush | 第114-115页 |
4.1.2 Different types of filling medium | 第115-116页 |
4.1.3 The interaction of the filling material and water flow | 第116-117页 |
4.1.4 Types of water inrush through filling structures | 第117-118页 |
4.2 The permeability characteristics and seepage instability of filling medium | 第118-121页 |
4.2.1 Particle-size distribution of different filling materials | 第118-119页 |
4.2.2 Characteristic size and parameter of non-cohesive soil | 第119-120页 |
4.2.3 Different types of water inrush through the seepage instability | 第120-121页 |
4.3 Contact model of three dimensional particles | 第121-123页 |
4.3.1 Contact stiffness model | 第121-123页 |
4.3.2 Slip model | 第123页 |
4.3.3 Bond model | 第123页 |
4.4 Numerical simulation of water inrush through filling structures | 第123-137页 |
4.4.1 Direct water inrush numerical simulation | 第124-126页 |
4.4.2 Slip water inrush based on slice method | 第126-132页 |
4.4.3 Numerical simulation of the piping water inrush | 第132-137页 |
Reference | 第137-143页 |
Chapter 5 Theory and numerical simulation of water inrush through the destruction of water resisting rock mass structure | 第143-183页 |
5.1 Fracture characteristics and influence on seepage | 第143-145页 |
5.2 Water inrush through the destruction of water resisting rock mass structur | 第145-146页 |
5.3 Flow in cross fractures | 第146-157页 |
5.3.1 Influence of different fracture widths on flow distribution under different Reynolds numbers | 第146-156页 |
5.3.2 Influence of different fracture angles with different Reynolds numbers | 第156-157页 |
5.4 Water inrush by the instability of key block | 第157-171页 |
5.4.1 Flow around a rectangular | 第158-161页 |
5.4.2 Motion mechanism of a single block in the flow field | 第161-163页 |
5.4.3 Simulation of the single particle motion | 第163-164页 |
5.4.4 Contact mechanism of blocks | 第164-167页 |
5.4.5 Stress analysis of water resisting block | 第167-168页 |
5.4.6 Key block water inrush | 第168-171页 |
5.5 Analysis of hydraulic fracturing water inrush | 第171-179页 |
5.5.1 Propagation theory of fracture rock mass | 第171-175页 |
5.5.2 Hydraulic fracturing water inrush | 第175-179页 |
Reference | 第179-183页 |
Chapter 6 Construction and operation of tree dimensional IB-SEM simulation system | 第183-215页 |
6.1 Basic theory for the numerical simulation | 第185-187页 |
6.1.1 Fourier transformation in the azimuthal direction | 第185-186页 |
6.1.2 Discretization of 3D Navier-Stokes equations | 第186-187页 |
6.2 Concurrent execution | 第187-196页 |
6.2.1 Concept of parallel computing and its programming model | 第187-189页 |
6.2.2 Open MPI | 第189-190页 |
6.2.3 Concurrent execution for the 3D IB-SEM | 第190-192页 |
6.2.4 The Hamilton HPC service | 第192-196页 |
6.3 Flow around the cylinder and the sphere | 第196-205页 |
6.3.1 Calculation of the vorticity and Velocity Magnitude | 第196-197页 |
6.3.2 Flow around the cylinder (Semtex3D) | 第197-199页 |
6.3.3 Flow around a sphere (IB-SEM) | 第199-205页 |
6.4 Moving sphere in the flow | 第205-206页 |
6.5 Flow around the 3d porous | 第206-210页 |
Reference | 第210-215页 |
Chapter 7 Attribute recognition model of risk assessment of water inrush | 第215-245页 |
7.1 Attribute recognition model of tunnel water inrush risk assessment | 第216-220页 |
7.1.1 Single index attribute measure analysis | 第217-218页 |
7.1.2 Weight analysis of risk assessment index based on entropy weight method | 第218-219页 |
7.1.3 Multiple index synthetic attribute measure analysis | 第219-220页 |
7.1.4 Attribute recognition analysis | 第220页 |
7.2 Risk assessment index system | 第220-224页 |
7.3 Engineering Applications | 第224-241页 |
7.3.1 Engineering survey | 第224页 |
7.3.2 Risk assessment index | 第224-237页 |
7.3.3 Risk assessment index weight calculation | 第237-239页 |
7.3.4 Risk assessment | 第239-240页 |
7.3.5 Excavation verification | 第240-241页 |
7.4 Conclusions | 第241-242页 |
Reference | 第242-245页 |
Chapter 8 Conclusions and Recommendations | 第245-249页 |
8.1 Conclusions | 第245-248页 |
8.2 Recommendations | 第248-249页 |
Resarch Experiment | 第249-250页 |
Publicaitions (The First/Corresponding Author) | 第250-251页 |
Patents | 第251-252页 |
Honors & Awards | 第252-253页 |
学位论文评阅及答辩情况表 | 第253页 |