基于模拟的水岩耦合变形破坏过程及机理研究
| 摘要 | 第1-6页 |
| Abstract | 第6-13页 |
| 1 绪论 | 第13-44页 |
| ·水岩耦合变形破坏研究的背景及意义 | 第14-16页 |
| ·水岩耦合变形破坏研究现状 | 第16-42页 |
| ·岩石渗流-变形-破坏特性与机理研究 | 第16-28页 |
| ·水岩耦合变形破坏的数值计算研究 | 第28-39页 |
| ·面临的问题与挑战 | 第39-42页 |
| ·本文研究思路、内容和方法 | 第42-44页 |
| 2 水-岩耦合细观统计损伤分析方法 | 第44-73页 |
| ·引言 | 第44-45页 |
| ·水-岩耦合细观统计损伤模型 | 第45-58页 |
| ·细观单元属性的随机分布 | 第47-48页 |
| ·损伤变量及细观单元应变 | 第48页 |
| ·损伤表面 | 第48-50页 |
| ·细观单元弹脆性损伤演化 | 第50-56页 |
| ·细观单元渗流-应力-损伤耦合模型 | 第56-58页 |
| ·水-岩耦合变形破坏过程分析控制方程及流程 | 第58-62页 |
| ·孔隙水体渗流-岩石骨架变形耦合控制方程 | 第58-60页 |
| ·水-岩耦合变形破坏过程分析流程 | 第60-62页 |
| ·常水头差作用下圆柱岩石破裂全过程模拟分析 | 第62-69页 |
| ·计算模型及边界条件 | 第63-64页 |
| ·计算结果及分析 | 第64-69页 |
| ·讨论 | 第69-72页 |
| ·关于Weibull分布与破坏模式 | 第69页 |
| ·关于破坏单元压实与热力学定律 | 第69-70页 |
| ·关于损伤的空间表述 | 第70页 |
| ·关于加载方式与加载步的误差分析 | 第70-72页 |
| ·小结 | 第72-73页 |
| 3 水-岩耦合过程的有限元方法 | 第73-111页 |
| ·引言 | 第73-75页 |
| ·弹性广义变分基础与广义协调原理 | 第75-78页 |
| ·变分基础 | 第75页 |
| ·分区变分基础 | 第75-78页 |
| ·广义协调 | 第78页 |
| ·四边形面积坐标方法与新单元格式 | 第78-83页 |
| ·四边形面积坐标 | 第79-80页 |
| ·新单元AGQβ6-I格式 | 第80-83页 |
| ·水(渗流)-岩(变形)全耦合方程的有限元列式 | 第83-87页 |
| ·等效积分弱形式 | 第84-85页 |
| ·时空域离散及单元有限元列式 | 第85-86页 |
| ·内量静态凝聚 | 第86页 |
| ·u/p混合列式极限稳定性分析 | 第86-87页 |
| ·数值算例 | 第87-106页 |
| ·单元基本性能测算 | 第88-94页 |
| ·全耦合问题测算 | 第94-106页 |
| ·讨论 | 第106-109页 |
| ·关于新单元的特性 | 第106-107页 |
| ·关于广义协调 | 第107-108页 |
| ·测试算例(3)引发的思考 | 第108-109页 |
| ·小结 | 第109-111页 |
| 4 大规模有限元方程组的高效求解 | 第111-124页 |
| ·引言 | 第111-112页 |
| ·对称超松弛预处理共轭梯度法改进 | 第112-116页 |
| ·共轭梯度法及预处理 | 第112-113页 |
| ·对称超松弛预处理共轭梯度法 | 第113-114页 |
| ·改进格式 | 第114-116页 |
| ·算法基本操作的高效实现 | 第116页 |
| ·数值算例 | 第116-121页 |
| ·求解用时对比分析 | 第119页 |
| ·高性能计算用时对比分析 | 第119-120页 |
| ·松弛因子ω对收敛影响 | 第120-121页 |
| ·讨论 | 第121-123页 |
| ·小结 | 第123-124页 |
| 5 水岩耦合损伤演化并行分析系统与精细模拟 | 第124-162页 |
| ·引言 | 第124-125页 |
| ·并行有限元计算策略 | 第125-128页 |
| ·基本思想 | 第125-126页 |
| ·区域分解 | 第126-127页 |
| ·线性方程组求解器 | 第127-128页 |
| ·并行程序开发及工作流程 | 第128-132页 |
| ·并行编程环境 | 第129-130页 |
| ·多级混合程序模型 | 第130-131页 |
| ·工作流程 | 第131页 |
| ·并行有限元计算过程中通信优化策略 | 第131-132页 |
| ·并行程序性能测试 | 第132-135页 |
| ·三维岩石破裂过程精细模拟 | 第135-160页 |
| ·计算模型 | 第135-137页 |
| ·计算结果分析 | 第137-156页 |
| ·讨论 | 第156-160页 |
| ·小结 | 第160-162页 |
| 6 砂砾岩水压致裂裂缝扩展机制特性的数值模拟研究 | 第162-228页 |
| ·引言 | 第162-164页 |
| ·裂纹起裂的力学机理 | 第164-170页 |
| ·剪切机理 | 第164-166页 |
| ·张拉机理 | 第166-167页 |
| ·讨论 | 第167-170页 |
| ·数值研究模型 | 第170-226页 |
| ·计算模型 | 第170-171页 |
| ·几点说明 | 第171页 |
| ·砾石含量对裂缝扩展机制特性影响研究 | 第171-191页 |
| ·砾石粒径对裂缝扩展机制特性影响研究 | 第191-207页 |
| ·砾石性质对裂缝扩展机制特性影响研究 | 第207-213页 |
| ·围压应力水平对砂砾岩裂缝扩展机制特性影响研究 | 第213-226页 |
| ·小结 | 第226-228页 |
| 7 水压致裂过程的全三维数值模拟研究 | 第228-245页 |
| ·引言 | 第228-229页 |
| ·三维应力状态对破裂面的影响 | 第229-232页 |
| ·全三维水压致裂模式的模拟分析 | 第232-243页 |
| ·计算模型 | 第232-233页 |
| ·计算结果与分析 | 第233-237页 |
| ·对结果的进一步分析讨论 | 第237-243页 |
| ·小结 | 第243-245页 |
| 8 结论与展望 | 第245-250页 |
| ·结论 | 第245-247页 |
| ·展望 | 第247-250页 |
| 参考文献 | 第250-273页 |
| 创新点摘要 | 第273-274页 |
| 攻读博士学位期间发表学术论文情况 | 第274-275页 |
| 致谢 | 第275-277页 |
| 作者简介 | 第277-278页 |
