| 中文摘要 | 第3-4页 |
| 英文摘要 | 第4-5页 |
| 主要符号 | 第17-18页 |
| 1 绪论 | 第18-30页 |
| 1.1 研究目的及意义 | 第18-20页 |
| 1.2 国内外研究现状 | 第20-28页 |
| 1.2.1 硬岩掘进机的发展 | 第20-21页 |
| 1.2.2 盘形滚刀的参数 | 第21-22页 |
| 1.2.3 滚刀破岩机理的理论研究 | 第22-23页 |
| 1.2.4 滚刀破岩机理的试验研究 | 第23-24页 |
| 1.2.5 滚刀破岩机理的数值研究 | 第24-26页 |
| 1.2.6 节理对TBM滚刀破岩过程的影响 | 第26页 |
| 1.2.7 围压对TBM滚刀破岩过程的影响 | 第26-27页 |
| 1.2.8 复合地层对TBM破岩过程的影响 | 第27-28页 |
| 1.2.9 存在的问题 | 第28页 |
| 1.3 本文主要研究方法及内容 | 第28-29页 |
| 1.4 技术路线 | 第29-30页 |
| 2 GPD计算方法的原理 | 第30-44页 |
| 2.1 GPD方法的基本思想 | 第30页 |
| 2.2 GPD方法的基本方程 | 第30-35页 |
| 2.2.1 函数积分表示方法 | 第30-32页 |
| 2.2.2 函数的导数积分表示方法 | 第32-33页 |
| 2.2.3 GPD粒子近似算法 | 第33-35页 |
| 2.3 GPD算法中光滑核函数的构造 | 第35-36页 |
| 2.4 具有材料强度的GPD算法控制方程 | 第36-37页 |
| 2.4.1 连续介质守恒方程 | 第36页 |
| 2.4.2 GPD形式的质量守恒方程 | 第36-37页 |
| 2.4.3 GPD形式的动量守恒方程 | 第37页 |
| 2.4.4 GPD形式的能量守恒方程 | 第37页 |
| 2.5 GPD法中的固体本构模型 | 第37-38页 |
| 2.6 粒子损伤理论 | 第38-40页 |
| 2.7 GPD法中的数值处理 | 第40-43页 |
| 2.7.1 人工粘性 | 第40页 |
| 2.7.2 边界处理方法 | 第40-41页 |
| 2.7.3 荷载施加方法 | 第41-42页 |
| 2.7.4 时间积分 | 第42页 |
| 2.7.5 GPD算法的程序化 | 第42-43页 |
| 2.8 本章小结 | 第43-44页 |
| 3 基于GPD法的TBM滚刀破岩机理研究 | 第44-60页 |
| 3.1 TBM盘形滚刀 | 第44页 |
| 3.2 滚刀破岩机理 | 第44-49页 |
| 3.2.1 岩石损伤理论 | 第44-46页 |
| 3.2.2 刀具侵入岩石机理分析 | 第46-48页 |
| 3.2.3 滚刀破岩机理分析 | 第48-49页 |
| 3.3 滚刀破岩的GPD数值模拟 | 第49-59页 |
| 3.3.1 GPD算法的优势 | 第49-50页 |
| 3.3.2 强度准则 | 第50页 |
| 3.3.3 单滚刀侵入的数值模拟 | 第50-54页 |
| 3.3.4 双滚刀间岩片形成的数值模拟 | 第54-59页 |
| 3.4 本章小结 | 第59-60页 |
| 4 基于GPD法的节理对TBM滚刀破岩的影响分析 | 第60-88页 |
| 4.1 GPD算法中节理处理方法 | 第60-61页 |
| 4.2 含连续节理的岩体TBM滚刀破岩过程 | 第61-68页 |
| 4.2.1 连续节理间距对TBM滚刀破岩的影响 | 第63-65页 |
| 4.2.2 连续节理方向对TBM滚刀破岩的影响 | 第65-68页 |
| 4.3 含单根节理的岩体TBM滚刀破岩过程 | 第68-77页 |
| 4.3.1 单根节理倾角对TBM滚刀破岩的影响 | 第68-73页 |
| 4.3.2 单根节理长度对TBM滚刀破岩的影响 | 第73-77页 |
| 4.4 含节理组的岩体TBM滚刀破岩过程 | 第77-82页 |
| 4.4.1 倒V字形节理对TBM双滚刀破岩的影响 | 第77-78页 |
| 4.4.2 V字形节理对TBM双滚刀破岩的影响 | 第78-79页 |
| 4.4.3 不同节理组对TBM双滚刀破岩效率的影响 | 第79-82页 |
| 4.5 含断续节理的岩体TBM滚刀破岩过程 | 第82-85页 |
| 4.6 本章小结 | 第85-88页 |
| 5 基于GPD法的围压对TBM滚刀破岩的影响分析 | 第88-112页 |
| 5.1 围压对TBM滚刀破岩影响的理论分析 | 第88-92页 |
| 5.1.1 围压对中央裂纹扩展的影响 | 第89-90页 |
| 5.1.2 围压对侧向裂纹扩展的影响 | 第90-92页 |
| 5.2 二维状态下围压对TBM滚刀破岩的影响 | 第92-98页 |
| 5.2.1 围压施加方法 | 第92页 |
| 5.2.2 高围压下花岗岩的强度特性 | 第92-93页 |
| 5.2.3 围压对TBM滚刀破岩的影响 | 第93-98页 |
| 5.3 三维无围压状态下TBM滚刀破岩过程 | 第98-103页 |
| 5.3.1 破坏准则 | 第98-99页 |
| 5.3.2 单滚刀破岩过程 | 第99-101页 |
| 5.3.3 双滚刀破岩过程 | 第101-103页 |
| 5.4 三维双向等压条件下TBM滚刀破岩过程 | 第103-106页 |
| 5.5 三维双向不等压条件下TBM滚刀破岩过程 | 第106-110页 |
| 5.6 本章小结 | 第110-112页 |
| 6 基于GPD法的复合地层对TBM刀具破岩的影响分析 | 第112-130页 |
| 6.1 GPD算法中软硬岩复合地层边界处理方法 | 第112-113页 |
| 6.2 复合地层中TBM刀盘配置 | 第113-114页 |
| 6.3 复合地层中TBM刀具破岩过程 | 第114-129页 |
| 6.3.1 复合地层的种类及对TBM施工的影响 | 第114-116页 |
| 6.3.2 复合地层中TBM双滚刀联合破岩分析 | 第116-125页 |
| 6.3.3 复合地层中TBM滚刀切刀联合破岩分析 | 第125-129页 |
| 6.4 本章小结 | 第129-130页 |
| 7 围压条件下复合地层TBM滚刀线性切割试验研究 | 第130-168页 |
| 7.1 试验准备与试验设计 | 第130-133页 |
| 7.1.1 机械破岩试验平台介绍 | 第130-131页 |
| 7.1.2 试件制备 | 第131页 |
| 7.1.3 试验材料参数 | 第131-132页 |
| 7.1.4 试验总体设计 | 第132页 |
| 7.1.5 滚刀破岩试验步骤 | 第132-133页 |
| 7.2 试验过程及现象分析 | 第133-150页 |
| 7.2.1 试样表面处理 | 第133-136页 |
| 7.2.2 试验过程及现象分析 | 第136-150页 |
| 7.3 试验数据处理及结果分析 | 第150-159页 |
| 7.3.1 贯入度对复合岩体中滚刀力的影响 | 第151-153页 |
| 7.3.2 贯入度对复合岩体可掘性指数的影响 | 第153页 |
| 7.3.3 贯入度对复合岩体破岩效率的影响 | 第153-154页 |
| 7.3.4 岩片分析 | 第154-159页 |
| 7.4 GPD3D数值模拟结果 | 第159-166页 |
| 7.4.1 数值模型 | 第159页 |
| 7.4.2 滚刀贯入度为 1mm | 第159-162页 |
| 7.4.3 滚刀贯入度为 3.5mm | 第162-165页 |
| 7.4.4 不同贯入度下的滚刀法向力分析 | 第165-166页 |
| 7.5 本章小结 | 第166-168页 |
| 8 锦屏二级水电站引水隧洞TBM开挖的GPD分析 | 第168-180页 |
| 8.1 工程概况 | 第168-169页 |
| 8.2 引水隧洞区的工程地质条件 | 第169-170页 |
| 8.2.1 岩石物理力学参数 | 第169页 |
| 8.2.2 工程地质条件和TBM设计参数 | 第169-170页 |
| 8.3 采用GPD算法对1号引水隧道TBM滚刀破岩过程进行预测 | 第170-178页 |
| 8.3.1 节理对TBM滚刀破岩的研究 | 第170-176页 |
| 8.3.3 TBM掘进现场结果分析 | 第176-178页 |
| 8.4 本章小结 | 第178-180页 |
| 9 主要结论与展望 | 第180-182页 |
| 9.1 主要结论 | 第180-181页 |
| 9.2 创新点 | 第181页 |
| 9.3 后续研究展望 | 第181-182页 |
| 致谢 | 第182-184页 |
| 参考文献 | 第184-194页 |
| 附录 | 第194页 |
| 附录A 作者在攻读学位期间发表的论文目录： | 第194页 |
| 附录B 作者在攻读学位期间参加的科研项目目录： | 第194页 |
