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[硕士论文] 殷鹏
地质工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:地下隧洞是一种复杂的工程,其围岩处于极其复杂的地质环境中,这使得围岩稳定性分析成为地下工程中十分重要的地质力学问题。工程中地下洞室的尺寸不断增加,对围岩稳定性的要求也不断增加,同时由于各种复杂及难以预测的地质条件影响着围岩的稳定性,这直接影响到工程设计及施工管理,因而围岩稳定性评估对地下工程具有十分重要的现实意义。
  无网格法基于点的近似,采用不同的形函数进行积分,在不连续介质以及大变形问题的处理上、在计算过程中完全不需要对网格进行重构和重新划分。本文采用广义粒子动力学法(General Particle Dynamics,GPD法)对雅砻江锦屏二级水电站引水隧洞围岩在不同埋深下隧洞开挖过程的围岩稳定性进行数值模拟仿真分析,研究工作主要有:
  ①以SPH法的离散方法和核近似法为基础,通过质量守恒、动量守恒、能量守恒三个守恒控制方程,编写基于C++语言的通用化GPD数值模拟仿真程序,同时编写了基于Matlab的通用化后处理程序用于数据成像分析。
  ②针对计算模型规模问题以及运算速度问题,运用了基于内存池的内存管理技术、基于多线程的并行计算技术以及基于KD树的搜索配对算法,对基于C++语言的通用化GPD数值模拟仿真程序进行了优化,大大减少了配对搜索时间和单步计算时间。
  ③将岩石弹塑性本构模型引入GPD数值模拟仿真程序中,并针对雅砻江锦屏二级水电站引水隧洞模型开发了配套的GPD粒子生成程序用于可视化建模。对其引水隧洞在不同埋深下的开挖卸荷过程进行了数值模拟仿真,并对模型截面的应力场、位移场以及塑性区分布进行了可视化数据分析。
  ④将GPD法的数值模拟计算结果与有限元的数值模拟计算结果对比分析。
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